危廢焚燒項目變配電設計問題及對策研究

肖英明

（山東恒信建設監理有限公司，山東 濟南 250000）

目前危險廢物焚燒項目的建設日新月異，每個項目的焚燒工藝雖然基本相同，但又有各自的特點，尤其在變配電設計、安裝和運行等方面沒有統一的國家標準，只能借鑒電力行業和化工行業的標準，每個項目存在很大的差異和問題，本文從變配電設計、安裝和運行三個方面，討論存在的問題及對策。

1 項目特點

危險廢物焚燒項目由暫存、上料、回轉窯、二燃室、余熱鍋爐、汽輪發電機（個別項目）、急冷塔、旋風除塵器、布袋除塵器、預冷塔、中和塔、在線監測和煙囪組成。項目建設初期通常考慮兩條線的規模，實際建設過程中先上一條線。變配電的設計按照兩條線的電氣容量考慮，根據容量計算配備2臺1000kVA變壓器、1臺500kW發電機、1臺250kVA箱變、1臺汽輪發電機。

2 變電室位置選擇

2.1 負荷中心選擇

項目一：變電室位置在廠中心，遠離焚燒負荷中心，主要考慮了廠區的閑置問題。

項目二：變電室位置在暫存車間的附房內，較遠離負荷中心，主要考慮廠房布置問題。

項目三：變電室位置在焚燒車間的一樓附房內，位于負荷中心。

最佳方案：選擇變電室位置在焚燒車間的一樓附房內。包括發電機房。處于整個項目的負荷中心。符合要求，節能效果最好。

土建應該加高焚燒車間主控廠房的高度，將整個一樓作為設備間，將倉庫或換熱間放于暫存車間的附房。

2.2 風向選擇

在三個項目設計中，幾乎沒有考慮風向問題。但是在危廢焚燒項目中，由于存在強腐蝕環境，風向對變電室的地點選擇十分重要。多數企業存在兩種主導風向，冬季北風，夏季南風，變電室的布置就應該避開兩種盛行風向，最好的方位就是最小風頻的下風向，也就是兩個主導風向的側風向原則。

3 電氣方案設計（表1）

目前以上三種方案在項目實際運行中都存在，經過以上比較可以得出以下結論：第一，三種方案都具有實用性，都可采用。重點推薦方案二。第二，目前項目都在變壓器容量上預留了二號線的負荷容量，但是都沒有預留二號線的低壓配電盤的位置，現場至少應該預留一面低壓出線開關柜的位置。第三，在低壓柜方面只是設計了低壓出線，往往都沒有進行車間計量考核方面的電度表的設計安裝。根本沒有辦法進行電氣計量，需要事后重新安裝、改進。第四，關于多頭連鎖問題：二級負荷、三級負荷和發電機分段連鎖控制、切換。由于1#、2#變壓器、發電機三方連鎖在配電設備實現方面過于復雜，一般只采取二方連鎖。在工程中有的項目采用手動的方式把發電機投入，在工藝上根本不符合要求。工藝要求斷電再接的時間只有2～3分鐘，可是手動接入發電機的時間往往超過15分鐘。也就是說采用手動接入發電機的方式根本行不通，必須采用自動連鎖。只能采用發電機和二級負荷變壓器的自動連鎖。

4 現場電氣設計、安裝、維護

根據危廢焚燒項目的特點，將現場分為高溫區域、露天區域、易爆區域、易腐蝕區域和易燃區域，根據不同區域的特點分別進行電氣設備的設計、安裝和維護。

4.1 現場高溫區域

窯頭、回轉窯、二燃室、余熱鍋爐區域，設備內溫度在550～1200℃之間，設備外壁溫度最高在300℃，該區域的電氣設備就是電機和電纜。

（1）電機長期處于高溫區域，散熱困難，內部溫升很高，電機的內部溫度超過額定溫度，極易造成電機內部絕緣降低，功效降低，輸出轉矩減小，甚至燒壞電機。

①設計措施：增加電機的容量、電機外表采用高溫涂料、適當增加電機與回轉窯之間的距離。②安裝措施：電機與回轉窯之間增加隔熱板，減少熱傳導。③維護措施：改善環境，增加通風機，加強通風，強制給電機降溫；增加檢查次數，檢查電機絕緣情況，發現問題，立即處理。（2）電纜長期處于高溫區域，絕緣保護老化速度急劇加快，會出現硬化、脆化和裂紋現象。

表1

①設計措施：采用阻燃電纜，加大電纜的截面。②安裝措施：電纜表面刷涂耐高溫涂料，加大電纜與高溫設備之間的距離。③維護措施：加強電纜絕緣檢查，縮短絕緣檢查時間，嚴格控制絕緣值的變化，一旦達不到絕緣要求，立即更換電纜。

4.2 現場露天區域

危廢焚燒設備在北方安裝在室內，但是在南方大多是安裝在室外，設備在室外安裝雖然減少了土建投資，但是給電氣設備的維護增加了相當大的難度。對電氣設備的設計和安裝提出了相當高的要求。（1）設計措施：現場配電箱、照明箱和操作柱全部采用雙層門密封結構，防護等級為IP65，照明燈具增加防護罩；所有電氣設備增加防雨棚。（2）安裝措施：所有電氣設備進出口全部密封，電纜接頭采用壓接接頭連接，膠帶纏繞絕緣；所有進出線全部從箱底進出線；照明燈具燈頭朝下；電纜溝、電纜橋架做好分段封堵。（3）維護措施：任何季節杜絕配電設備出現雨雪水滲漏現象；電纜溝、電纜橋架做到風雨必查，見水必抽，嚴防潮氣、水分進入電氣設備；雨后測試現場配電箱的濕度，清理積水，采取有效除濕措施，改善電氣設備運行環境。

4.3 易爆區域

卸車上料區、行車上料間、鏈板輸送機等區域是爆炸性粉塵環境，其中的金屬性粉塵比電阻不高，粉塵在電氣設備的周圍凝集沉降，從而減少了電氣距離，破壞了電氣設備的絕緣強度，在線路過電壓或電氣操作過程中極易造成電氣擊穿短路事故，易引起爆炸火災。目前，許多生產廠家對爆炸性粉塵環境認識不足，行車的電機、鏈板輸送機的電機均沒有采用防爆電機。解決問題的對策如下。

（1）設計措施：現場電機應采用增安型防爆電機；盡量減少插座的數量；電線、電纜采用銅芯，截面載流量不得小于額定載流量的1．2倍；鏈板輸送機的皮帶應盡可能采用防靜電皮帶。（2）安裝措施：電氣線路之間連接應采用壓接或焊接。必須裝設的插座應盡可能布置在爆炸性粉塵不易集聚的地方。（3）維護措施：應定期打掃平臺、電氣設備本身，特別加強行車導線的清掃，減少粉塵的集聚。

4.4 易腐蝕區域

現場分為干腐蝕環境和濕腐蝕環境。對于防腐應該從電氣設備選用、電氣設備涂覆、防腐距離和電氣設備密封方面進行綜合考慮。

（1）腐蝕環境電氣設備應該選擇耐腐蝕的設備。現場風機、泵、攪拌機較多。風機運行在干腐蝕環境中，對腐蝕要求相對較低。泵主要是內防腐要求高，攪拌機是強濕腐蝕環境，應該采用強腐蝕WF2級電氣設備。（2）現場的配電箱、照明箱、開關箱應該在設計說明中說明外表噴漆或涂覆方案。由于項目工地分包較多，沒有統一規定，各自采購的設備涂漆也不統一，這就要求建設單位在設計階段對此作出統一要求，避免各自為政，達到配電設備現場防腐的要求，確保設備使用壽命。（3）暫存車間、污水處理車間、焚燒車間料坑、車間設備區是干腐蝕環境。電纜橋架采用鍍鋅橋架。穿管采用鍍鋅鋼管，接頭部分采用可撓性絕緣套管。端部壓接金屬端子。在施工中由于可撓性絕緣套管連接不緊，常常會脫落，應加倍注意。（4）污水處理調節池、MBR反應池、中和還原池是濕腐蝕環境。其中潛水攪拌機電纜采用交聯聚乙烯橡膠電纜。進入污水中的電纜一般采用帶有阻水帶的電纜，而不采用帶有阻水膏的電纜。可以減少電纜中水及潮氣的滲入，提高電纜的工作壽命。不允許存在中間接頭，接頭接線部分采用絕緣帶包繞。在運行過程中，應該定期檢查絕緣情況，避免出現電化學腐蝕，破環電纜的絕緣，出現漏電現象，造成事故。（5）防腐距離應該達到設計和規范要求，施工單位在施工過程中對此根本不重視，不考慮防腐距離，電纜走向比較隨意。應該加強管理，嚴格按照標準規范施工，達到要求。（6）電氣設備密封：進出配電箱的電纜封堵、電機接線盒封堵、進出橋架封堵、照明燈具進出線封堵應該采用密封圈和防火膠泥。

4.5 易燃區域

危廢項目的油罐區、中間油罐區、液壓站、燃燒器、燃氣管道、窯頭區、有機暫存區和料坑是易燃區域。

（1）采用阻燃電纜。（2）電纜的電流是額定電流的1．25倍。（3）配線盡可能采用電纜橋架，采用非燃材料嚴密密封。但是在現場施工中電纜布置較為雜亂無序，電纜橋架沒有分段封堵，應該嚴格按照規范施工。

5 接地系統

目前項目的接地系統有的缺少設備的等電位設計，有的沒有防靜電接地，有的沒有將整個設備的工作接地、保護接地、防靜電接地以及建筑物防雷接地連成系統。整個項目的接地系統就應該是工作接地、保護接地和防雷接地的聯合接地系統。

5.1 整個廠區接地系統

整個廠區的低壓配電系統的接地形式有：TN系統、TT系統和IT系統。TN系統包括TN－C、T N－S、TN－C－S。從技術和安全方面考慮，在火災和爆炸危險廠房中宜采用TT、IT或TN－S系統。工廠的6～10 kV供電系統多數采用中性點直接接地系統，建議采用TT或TN－C-S系統。目前，整個廠區的配電接地系統采用TN－C－S系統。

5.2 防爆電氣設備的接地

設計規范規定爆炸性氣體環境的接地設計要求按有關電力設備接地設計規程不需要接地的部分，在爆炸性氣體環境內仍應接地。由此，在既符合規范又符合安全原則的前提下，設備安裝現場電機最好采用TT系統。

5.3 防靜電接地

項目的中控設備間、弱電間、消防控制室、行車操作室的電氣設備防靜電接地，在以上區域鋪設防靜電地板。絕大部分電氣設備都要求在干燥條件下使用和存放，當然過低的濕度（環境特別干燥）會產生靜電對電氣設備使用不利，需要控制在適當的濕度范圍內。料坑上方平臺等區域應該做好防靜電接地。一般不宜讓管道穿過，有管道穿過的區域，管道進出口處、法蘭連接處應設跨接線。所有電纜橋架的連接應該采用跨接的方式。

5.4 焚燒設備等電位接地

焚燒設備的布置比較集中，在整個設備區域的下方應該布設等電位網，設備鋼架、電機、風機、泵、螺旋輸送機和除渣機的基座與整個網格連接在一起。

5.5 防雷接地

建筑物的防雷接地利用框架柱的主鋼筋做引下線，頂部布設避雷帶，形成避雷網。

6 節能

項目的節能方面比較欠缺，重視不夠，有的采用單臺變壓器，不利于配電的合理使用，有的沒有余熱蒸汽發電，造成蒸汽浪費。

第1，變壓器的合理使用：應該采用兩臺變壓器，一用一備，便于節約容量費，便于檢修，也為以后二號線留下備用容量。第2，功率因數補償：采用低壓電容器自動投切補償。第3，除臭電機錯峰使用：除臭系統主要是針對焚燒車間、暫存車間產生的臭氣進行處理，該系統完全可以根據生產線的用電高低峰谷進行投入切除，錯開焚燒車間用電高峰，在低谷時開動除臭風機，進行臭氣處理。達到節約電力的目的。第4，余熱蒸汽發電：余熱鍋爐產生的蒸汽，在冬季用于取暖，在其他季節使用很少，常常重新冷凝或排空，造成極大浪費，將多余的蒸汽用于發電，就會取得很好的節能效果。發電不必上網，省去麻煩的上網手續，自己用于除臭電機的電力供應，大大節約了電力供應。第5，變頻器的使用：項目的回轉窯轉動電機、引風機、除臭電機、燃燒風機等電機容量比較大，啟動電流比較大，啟動過程對電網沖擊很大，采用變頻啟動可以大大降低起動電流，節能效果明顯。電機的運行常常是在低頻情況下運行，采用變頻器同樣節能很好。第6，安裝運行：減少導線節點數量，減低接觸電阻，增強節能效果。

在變配電系統中，由于連接點的數量眾多，不僅成為系統運行安全的薄弱環節，也增加了線網的電能損耗。導線節點長期暴露在空氣中，導線連接點的金屬會氧化，施工時，氧化層去除不干凈，導線連接點處有接觸電阻存在，螺栓壓接時，壓接不緊，接頭就會發熱，從而增加了線網的損耗，影響節能效果。

在安裝過程中電纜不允許有中間接頭，電纜按照尺寸定制，施工前先量好尺寸，按照規范敷設。配電柜、盤的線路壓接要符合工藝要求，且用絕緣膠帶包扎緊。

7 結語

危廢焚燒項目的變配電具有一般工業項目的共同特性，也有環保項目的特殊性，在設計、安裝和運行過程中應該根據項目的工藝特點，有針對性的給出設計方案、解決安裝和運行過程中存在的問題，最大程度滿足危廢焚燒項目的工藝要求。

[1]HG/T20666-1999，化工企業腐蝕環境電力設計規程[S]．

[2]《工廠配電設計手冊》航空工業部第四規劃設計研究院等編．水利電力出版社,1982．