空冷配電間設計及選型

閆濤

摘 要：空冷系統配電是整個空冷設備中的一部分，它承擔著給空冷島及其附屬設備供電的任務，通過其可以控制空冷風機電機轉動來冷卻翅片管內的各種介質，在化工、煉油、石化、傳統能源發電廠、垃圾焚燒發電廠和鋼廠等領域有著舉足輕重的地位。使用空氣不僅是一種低投資成本、低運行成本的選擇，而且可以減少江河湖泊水的溫升，有利保護保護環境，尤其是當今越來越重視環保，減少對水資源的浪費，保護綠水青山，空冷配電部分在空冷設備里起著供給、監測、控制電能的作用，使其整個空冷設施能夠達到節能、高效、穩定的目的。

關鍵詞：空冷配電間；配電柜；干式變壓器

中圖分類號：TM641 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0086-02

Abstract： Air cooling system distribution is a part of the whole air cooling equipment， which is responsible for supplying power to the air cooling island and its auxiliary equipment. It can control the rotation of the air cooling air electromechanical machine to cool all kinds of media in the finned tube. It plays an important role in the fields of chemical industry， oil refining， petrochemical， traditional energy power plant， waste incineration power plant and steel plant. The use of air is not only a choice of low investment cost and low operating cost， but also can reduce the temperature rise of rivers and lakes， and is beneficial to the protection of the environment. Especially， nowadays， more and more attention is paid to environmental protection and the waste of water resources is reduced. To protect green water and green mountains， the air cooling distribution plays the role of supplying， monitoring and controlling electric energy in the air cooling equipment， so that the whole air cooling facility can achieve the purpose of energy saving， high efficiency and stability.

Keywords： air cooled distribution room； distribution cabinet； dry transformer

空冷器的配電間通常布置在空冷島下面或這是側面較近的區域，當然也有布置在距離空冷設施較遠的地方，這種主要是同整個工程的配電設備布置在一起，便于維護。下面對于空冷配電間和用電設備設計和選型談一些淺顯的看法。

1 空冷配電間整體設計

空冷配電間通常來說是布置在空冷島下方或者附近的一個房屋，它需要根據相關標準滿足現行國家關于防火要求、遮陽和對視間距和距離的規范、規程、規定，設置在較高且不容易積水的地方，所以電纜隔層的底部要高于同層的建筑底部，來避免區域形成積水?？绽渑潆婇g通常有低壓變壓器、配電柜、變頻柜、直流屏的設備及材料。這些設備常規布置在同一房間內，供電從主廠房引至空冷配電間內的低壓變壓器高壓側，經過變壓器至配電柜和變頻柜，再經過配電柜和變頻柜至用電設備。

空冷低壓變通常采用低壓干式變壓器，采用明備用或暗備用，單母線分段的方式。在母線上偶爾會采用有源濾波器來控制諧波，有源濾波器通常采用國內知名廠商的產品，但是由于空冷母線上諧波多數不需要處理，所以有源濾波器在空冷配電里應用并不十分多。干式變通常采用SCB系列，也由具有溫度控制系統，控溫、測溫一體化，超溫報警來提高整體可靠性。

當位于爆炸或火災危險環境時應根據相關規范、規定等要求來進行設計和選擇各種設施和材料。首先要考察空冷配電間周圍環境和具體情況，然后根據技術要求及規范進行優化定位。通常來說布置在防爆區域內的空冷配電間附近危險物品或者氣體種類繁多、含量不低、爆炸點也不盡相同。在初期選型設計時一旦疏忽就會導致爆炸等事故發生。容易出現爆炸、危險性大的各種建筑，指定其在規定的范圍內統一布置。在區域范圍內的所有建筑物都要按照相關規范設計防火間距，采取必要的通風措施，以降低爆炸事故的發生幾率。當然實際工程中，要讓建筑物與建筑物之間的防火間距達到一定程度，才可以增大通風、降低空冷配電間發生爆炸的概率。同時在危險區域空冷配電室要做一些有通風處理來有效的讓危險可燃燒氣體進行散發，讓爆炸事故被扼殺在源頭。其次還需要進行降溫隔熱在比較重要的設備或建筑之間，大大降低爆炸發生的概率。最后從構造方面入手，在關鍵非燃燒較輕的墻體空間內添加防火封堵材料，鋼筋混凝土結構對保證構筑物質量和安全有著關鍵的作用是其獨特的優勢。在建筑物工程中應用高質量耐火材料和鋼結構，并且在主要結構件和設施上應用防火封堵材料，使得眾多鋼結構具有良好隔熱性能。同時，設計施工人員還可以應用無機類型防火板對大型鋼件等進行有效性覆蓋、包裹，使得建筑設計中應用鋼件導熱性能獲得降低。將高質量應用于鋼筋混凝土框架結構中，工業建筑物質量和水平進行大幅度提升。有效應用防爆門窗、防爆隔墻、防爆屋等設備和材料，為運行維護人員提供一個安全、便捷、舒適的環境。

空冷配電間的設計要滿足全廠整體技術要求并且與時俱進。工業工程越來越模塊化，特別是現在空冷行業發展快，設備更新快，危險區域空冷配電間的防爆消防越來越被重視。針對位于防爆區域的空冷配電間要做以下設計：通常來說采用機械加壓和外窗開啟進行有效送風和排風。這兩種方法需要專用排風口、風機、風道等設施和材料，可以在發生火情的時候將大量煙霧灰塵經過這些設施或通過窗戶向室外排出，能夠盡最大可能降低火情的蔓延速度。其中通過外窗開啟排風的方法有一定的局限性，大多數工業場合的建筑并不適用。若位于危險區域的建筑，要選擇土建結構的框架和形式，在鋼結構和混凝土結構之間選擇，建筑承重結構和關鍵部分的分隔墻墻體在發生爆炸時候可以有足夠的抗爆能力，可以延緩建筑整體垮塌速度。應在存在爆炸風險的建筑物或其內部有爆炸危險的區域安裝泄壓設施。工業建筑設計中，泄壓是首先要考慮的，優先采用泄壓快的門窗、輕質墻體等。

2 空冷配電間低壓變壓器及其附件設計選型

空冷配電間內根據實際工程情況和全廠要求通常設置低壓干式變壓器、出線柜、PT柜、母聯柜等設備。對于空冷低壓變壓器通常選用低壓干式變壓器，出線柜內配置智能斷路器、計量儀表等電氣元件。發電廠或者石油化工領域，電氣整體控制自動化程度越來越高，對各個子系統的電氣控制的要求也同全廠一樣，便于通信管理監控。在外國配電系統自動化通常叫做送電（饋電）自動化，因為現行的配電自動化管理系統大多數是應用在低壓配電中。供配電系統的自動化應用是利用當今高度發展的計算機通信技術與輸配電設備相結合來管理供配電系統。電氣控制系統能夠通過傳感器探頭、電氣元件、智能化附件采集、傳輸并分析處理各種電氣元件運行狀態、參數、故障等情況，這項技術依托當今極快處理速度和傳輸速度的計算機和通信電纜來快速響應控制接收和發出指令。

空冷配電系統中較為關鍵的一個設備是低壓變壓器，通常來說這個變壓器的型號也是比較固定的選用SCB系列干式變壓器。雖然干式變壓器容量和電壓等級都較小，但是對與空冷器配電系統來說是十分適用的。環氧樹脂類和浸漬式是干式變壓器的量大類型，樹脂澆注式和繞包式樹脂又是環氧樹脂干式變壓器的兩大類型，由于易受潮、絕緣水平低這些缺點，環氧樹脂干式變壓器已經逐步淘汰了浸漬式。干式變壓器中繞包式樹脂類型可靠性不高但是成本卻很高，所以在當今工程中大多數干式變壓器使用的基本都是樹脂澆注式干變。干式變壓器繞組絕緣性能決定了它的運行穩定性和使用壽命。干式變的絕緣性能和其部件發熱、散熱及運行環境熱量有著很大關系，當干式變壓器內部絕緣出現故障時，在絕緣破損的地方的溫度會急劇升高，而當溫度升高到一定值時突破一個溫度點將會加速絕緣的損壞程度，絕緣破損越來越嚴重隨之性能下降，更會導致溫度升高，如此往復循環，可能導致失火甚至爆炸發生。一旦起火或爆炸這類惡劣的事故發生不僅造成變壓器本體損害，也會影響其它相關的電力設備甚至會影響整個廠區和電網，造成十分嚴重的人員和經濟損失。眾所周知變壓器負載能力和變壓器繞組溫度有著不可分割的關系，溫度過高不僅會導致絕緣老化速度加快從而減小變壓器的壽命，更為嚴重的情況如上文所說，變壓器絕緣破損甚至被擊穿從而發生失火爆炸的影響大、損失難以計算的后果；但是是不是只要保證變壓器溫度只低不高就萬事大吉了，當然不是了，如果溫度變壓器繞組溫度低，雖然沒有發生爆炸的危險但是也說明了變壓器長期處于非滿負荷甚至空載的情況下，這就是說在設計選型階段只顧安全而沒有考慮經濟性，變壓器容量選擇過大造成了經濟損失。那么就需要在設計選型階段通過各方論證得出空冷變壓器的最佳溫度點來平衡變壓器的安全性、穩定性、經濟性實現空冷干式變最大效益化運行，從而保證空冷干式變和全廠電網的穩定安全高效運行。

保證變壓器在正常運行時候溫度最佳很重要，但是保證在意外情況下絕緣性也不能忽視。比如說變壓器在運行過程中，可能受到各種過電壓的沖擊。雖然在空冷配電間會安裝防雷接地等設施來保護電氣設備但是當雷電沖擊波進入配電間內后，部分雷電沖擊波仍然會作用到干式變壓器繞組上，這就會在變壓器繞組內出現比較特殊的暫態電磁現象，這種沖擊過電壓有著程度大、時間短暫的特點，從而威脅變壓器的安全穩定運行。

應用在空冷系統的干式變壓器主要負載是空冷風機電機和空冷系統內的其它用電設備，由于大部分負荷是感性負載的電機，所以當啟動時候會對電網造成一定沖擊。空冷變壓器容量的選擇比較重要，按照規范和標準選擇一個最佳容量是很關鍵的。空冷運行特點是根據環境情況和實際工況來定的，如果工況穩定，那么較低的環境溫度且晝夜溫差大的現場會對空冷電氣設備造成一定的影響。在變壓器后側一般通過母排連接出線柜和計量設備，也有的會配置有源濾波裝置，出線柜通常在用銅排貫穿整個母線段。

3 空冷配電間內其它設備的設計選型

空冷配電柜通常來說由380V工作動力中心PC柜、MCC柜構成。PC柜主要做為進線柜對母線進行監測控制，為MCC柜、變頻柜等供電。PC柜內配置帶有智能型脫扣器的空氣開關，PC柜至少具有百分之十七的備用量，MCC柜至少有百分之二十的備用量。空冷MCC柜主要向空冷低壓負荷供電，經常采用MNS或其它形式，柜內有多路供電回路。PT柜做為測量和保護母線電壓穩定的重要設備，通常會與母聯柜聯合使用，這樣可以通過母聯柜實現電源的互為備用，達到整體空冷設備供電保證。

可以看出空冷配電間內設備種類多，負責整個對空冷設備供電，關系到空冷設備的安全穩定運行，因此我們要重視空冷配電間內電氣設備的設計選型。

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