港口工程低壓配電設計中的普遍性問題淺析

劉廣維

（大連港埠機電有限公司）

港口工程低壓配電設計中的普遍性問題淺析

劉廣維

（大連港埠機電有限公司）

國內港口工程無論是集裝箱碼頭還是散貨碼頭都趨向大型化、專業化、自動化發展，為了滿足生產需要，裝機容量也隨之越來越大，整個碼頭采取高壓供電的單機設備比重也在不斷提高，因此建設單位、設計部門等各工程參與方對港口工程的高壓供配電系統均非常重視，保證供電的可靠性，保障港口裝卸貨物的正常運行。下面僅針對一些港口工程低壓配電設計中的普遍性問題進行分析。

港口工程；低壓配電；設計問題

1、變壓器進線斷路器的保護設置

一般變壓器進線斷路器的長延時過電流整定值、短延時過電流整定值發生錯誤的現象較少，但瞬時過電流整定值的選擇經常發生錯誤，與饋出線斷路器整定電流無選擇性配合。當變電所某一出線回路發生短路故障時，該斷路器與下級斷路器同時聯跳，甚至越級跳閘，使得事故擴大。

某工程變電所內設置1臺干式變壓器，容量為800 kVA，其阻抗電壓為6%，變壓器高壓側短路容量為200 MVA，變壓器至進線斷路器及低壓開關柜內均為銅母排，規格為TMY-3(100×10)+1(80×8)。回路1（母排首端）的母排長度為6m，出線電纜為YJV-4×185，短路點d2的電纜長度為20m；回路2（母排末端）的母排長度為12m，出線電纜為YJV-4×4，短路點d4的電纜長度為10m。系統接線與斷路器的各段過電流整定值見圖1。

圖1 系統接線與電流整定值

變壓器進線斷路器的瞬時過電流保護一定要在計算低壓開關柜母排首末端短路電流的基礎上進行整定，如工程設計中缺乏相關的外部數據，可將瞬時過電流保護功能關閉。

2、變電所低壓開關柜出線電纜截面選擇

在工程設計過程中，部分設計人員對熱穩定校驗比較忽視，主要原因為：外部系統短路容量數據不易取得；計算過程內容多且較為繁瑣。電纜截面偏小，不能滿足熱穩定要求，引起的后果是短路故障時燒毀電纜。

因港口工程占地面積較大，絕大部分線路較長，為滿足電壓偏差的要求，電纜截面較大，同時由于斷路器全分斷時間極短且部分斷路器具有限流特性，因此一般能夠滿足熱穩定要求。但當變壓器容量較大，供電回路容量較小、線路較短，直接由低壓開關柜引接電源時，電纜截面一般較小，這時必須進行熱穩定校驗，查看電纜截面是否滿足規范要求。

為滿足熱穩定要求，可以采用多種辦法：①加大電纜截面，選擇 YJV-4×16電纜；②采用限流型斷路器，如選擇T1N160-TMD20，其允通能量為0.32(kA)2s，交聯電纜最小截面為4mm2，該回路電纜已滿足熱穩定要求。針對小截面電纜，必須校驗熱穩定，為了減小電纜截面，設計時盡量選擇限流型斷路器，此外也可以在變電所內獨立設置交流電源屏，一些小容量回路可以由該電源屏供電，降低出線回路的短路容量。

3、消防泵配電回路

消防泵配電回路包括變電所至消防泵房的線路、泵房配電與控制回路、泵房內線路等，圖2為某工程消防泵配電回路接線圖。

3.1自動轉換開關（ATSE）選擇

《建筑設計防火規范》中第11.1.5條明確規定：“消防控制室、消防水泵房、防煙與排煙風機房的消防用電設備及消防電梯等的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱處設置自動切換裝置。”即消防泵控制箱前端必須采用自動轉換開關（ATSE）。

圖2 消防泵配電回路接線圖

ATSE分為PC級和CB級兩大類，根據《低壓配電設計規范》中第4.3.5條規定：“突然斷電比過負載造成的損失更大的線路，其過負載保護應作用于信號而不應作用于切斷電路。因此消防泵前端ATSE不應使用過載動作的CB級ATSE，只能采用無過載保護功能的PC級ATSE。

如果消防泵前端采用CB級ATSE，一旦消防泵過載運行，CB級ATSE動作，滅火工作將不能正常進行，將會造成不可預計的重大損失。同時消防泵ATSE控制器還應采用自投不自復方式控制，這樣就能夠避免在主電源失電后又來電的情況下ATSE來回跳越的現象，減少切換次數為消防滅火贏得寶貴的時間。

3.2隔離電器選擇

根據《低壓配電設計規范》第2.1.3條規定：“當維護、測試和檢修設備需斷開電源時，應設置隔離電器。”因此消防泵控制箱進線處應設置斷開雙回路電源的裝置，較多工程設計中忽略了該規范要求，使得運行人員意見不少。對此，可以采取下述2種方式來解決：

①市場上PC級ATSE種類多，其中只有三位置型ATSE可以滿足上述要求，即ATSE具有主電源接通、備用電源接通、雙電源斷開三種轉換位置，在設計圖紙中應強調三位置型要求。

②在ATSE前加裝檢修開關，即圖2中的QF1、QF2開關，通常檢修開關選擇隔離開關。但為了監測線路過負荷情況，尤其在多臺消防泵運行狀態下要監測電源回路的過負荷情況，隔離開關就不能滿足要求，只有選擇帶有隔離功能的斷路器。該斷路器按規范要求只能過載報警不脫扣，市場上該類型的斷路器極少，CM3系列斷路器具備上述功能。采用斷路器作為隔離電器，還可以在消防泵控制箱母線短路時防止事故擴大。同樣的原因，單臺消防泵控制回路中設置斷路器1QF～3QF且滿足過載報警不脫扣的要求。

3.3過負荷反饋信號

在完成控制箱配電回路設計后，電氣設計人員往往會忽略斷路器過載報警信號的外送，有的雖在圖紙中說明報警信號需外送，但沒有說明外送至什么系統，造成信號資源的浪費。因此在施工圖設計中，除了將規范要求的單臺消防泵的過負荷信號（取自熱繼電器1～3KH）反饋外，還需將斷路器QF1、QF2的過負荷報警觸點通過輸入模塊接入火災自動報警系統，將信號送至消防控制室，讓值班人員了解整個消防泵房的運行情況，以便指揮滅火工作。

4、結語

要做好低壓配電設計，應全面準確地理解規范的要求，把握基礎參數，做好各項基本計算，合理選擇保護電器類型，正確整定各項參數，完整系統地執行規范的規定，這樣才能保證規范的全面實施，確保供電的安全可靠。

[1]金銘/王旭：《如何快速準確處理港口電氣設備故障》[J]黑龍江科技信息，2013(16)

[2]楊曉峰：《脈沖編碼器在港口機械上的應用》[J]港口科技，2012(02)

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