1 工程現狀及供電負荷

    該工程碼頭平面布置形式為突堤式布置，碼頭泊位長(cháng)350m，寬54m，突堤南側布置7萬(wàn)噸級泊位1個(gè)，設計年吞吐量500萬(wàn)噸。港區主要工藝設備有：機械式連續卸船機1臺，16噸帶斗式門(mén)機2臺，托輥皮帶機4條，氣墊皮帶機22條，埋刮板機7條，斗提機2臺，電子灌包設備16套，計量稱(chēng)2臺，散裝騎車(chē)設備2套，工藝流程達208個(gè)。碼頭工程筒倉作業(yè)區共建設12座鋼板筒倉，陸域部分生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助建筑物有碼頭轉運站、計量樓、灌包樓、轉接樓、廊道、泵房、空壓站、帶包倉庫、前方侯工樓等。供電部分為：改擴建西港區中心變配電所1座、新建西港2#變電所、3#變電所2座。

    碼頭港區原有西港區中心變電所1座，內有10kV電纜進(jìn)線(xiàn)一路，設1000kVA的變壓器1臺。碼頭工程總負荷見(jiàn)表1。

      表1  碼頭工程總負荷

2 供配電系統設計

    該港區碼頭供電系統工程是根據總平面布置、裝卸工藝系統、除塵系統、通風(fēng)系統、消防系統等對供電可靠性的要求及以中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度的；該電力系統負荷性質(zhì)為二級；以供電的安全可靠、電能損耗低、節省投資、便于運行維護管理為原則；結合西港區遠期規劃，土建及電氣工程設計中均考慮在滿(mǎn)足使用要求的前提下適度改造，充分利用原有變電所中的數量。

2.1中壓配電設計方案

    各變電所中壓進(jìn)線(xiàn)電源均為雙電源；港區各變配電所的中壓配電系統以放射、環(huán)網(wǎng)相結合的方式。本系統中所有變電所中的中壓及低壓母線(xiàn)均采用單母線(xiàn)分段的接線(xiàn)。 變電所的進(jìn)線(xiàn)及饋出線(xiàn)均采用斷路器，確保上下級保護裝置動(dòng)作相互配合，使保護裝置具有可選擇性。

    配電所主接線(xiàn)圖如圖1所示。中壓配電柜采用SF6絕緣緊湊型開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)線(xiàn)及母聯(lián)采用真空開(kāi)關(guān)，配置AM5-F進(jìn)線(xiàn)保護裝置，配有三段式定時(shí)限過(guò)流保護、兩段式零序定時(shí)限保護；母聯(lián)柜設電流速斷、過(guò)電流保護；進(jìn)線(xiàn)及母聯(lián)開(kāi)關(guān)采取防并聯(lián)措施，即三個(gè)開(kāi)關(guān)多只能有兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)處于合閘位置。操作機信號電源為直流110V，6h。變壓器出線(xiàn)柜配AM5-T變壓器保護裝置，設有三段式定時(shí)限過(guò)流保護、變壓器高溫告警、超溫跳閘、門(mén)誤開(kāi)跳閘；10kV電機出線(xiàn)柜配AM5-M電動(dòng)機保護裝置，設有過(guò)電流、過(guò)負荷、接地故障、低電壓保護等。普通饋線(xiàn)柜配AM4-I微機保護裝置，設有定時(shí)限過(guò)流、反時(shí)限過(guò)流保護。

    為實(shí)時(shí)、有效的計量線(xiàn)路的電能和考核管理，監測回路電能質(zhì)量，在每個(gè)出線(xiàn)回路上配設了APMD系列電能質(zhì)量分析儀表。中壓配電設計中配置的各設備清單見(jiàn)表1。

圖1 10kV配電圖

表1 中壓配電二次方案

2.2低壓配電設計方案

    本系統的低壓配電系統采用樹(shù)干式配電方式，對于筒倉的通風(fēng)、清倉、除塵、電動(dòng)閘閥門(mén)等用電設備進(jìn)行分類(lèi)組合至現場(chǎng)配電柜、分線(xiàn)箱、再經(jīng)柜、箱以放射式配電方式到各用電設備，以減少變電所的出現回路數，節省電纜，便于維護和故障查詢(xún)。

    低壓系統的配電按圖2設計，變電所設在鋼筒倉的西南側，灌包站西側，內設2臺2500kVA的變壓器，為轉運站、轉接樓、空壓樓、灌包樓、鋼筒倉等建筑物和構筑物內的所需供配電設備進(jìn)行供電。

  圖2 低壓配電圖

    由于非線(xiàn)性負載的存在會(huì )產(chǎn)生諧波，導致微機保護裝置誤動(dòng)作，，造成不必要的供電中斷；諧波還會(huì )使電氣測量?jì)x表計量不準確，產(chǎn)生計量誤差，因為須有效的抑制諧波干擾。

    本方案的低壓配電系統設計時(shí)，在10kV/0.4kV進(jìn)線(xiàn)柜上裝設ACR330系列諧波監測儀表，用于監測2-31次諧波；進(jìn)線(xiàn)柜之后配置無(wú)功補償柜，其上裝設ARC系列無(wú)功補償投切裝置；在配電前端設置安科瑞公司的ANAPF有源濾波器，采用集中方式抑制諧波；在各出線(xiàn)柜上配置ACR330系列諧波監測儀表，用于監測2-31次諧波。APF濾波器以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監測負載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對于的反響分量并注入電力系統，實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。具體抑制方案如圖3設計。低壓配電系統中的諧波抑制方案設備清單如表2。

 圖3 低壓配電系統諧波抑制方案

 表2  低壓配電二次方案

2.3對變電所的要求

    功能上的要求：碼頭在港區中屬較復雜的工藝系統，工程又分為碼頭工程、筒倉續建工程、并分步實(shí)施。而對于新建變電所中土建要求一次性完成，新、老變電所、近期、遠期供電系統容量的預留、配電間的預留等內容均應在供電系統工程中一次完成。

    對建筑物綜合利用的要求：根據負荷的分步，本次工程新建2座變電所，同時(shí)改擴建一個(gè)變電所。為減少港區建筑單體的數量、節省土地、設備、人力等資源，2#變電所是集變電、配電、控制、監控、管理、指揮、辦公的中心。

    變電所的要求：港區各變電所內電氣設備均采用室內布置，按無(wú)人值班設計。采用分區域、多變電所配有1套電氣值班人員方式，定期巡查。并借助于各變電所中設有Acrel-2000監控系統級網(wǎng)絡(luò )儀表，確保供電系統的安全運行。

2.4電量監測系統

    為實(shí)現對港內變配電所的中、低壓系統進(jìn)行遠距離的遙測、遙信、遙控。在變配電站內設置了Acrel-2000用戶(hù)端智能配電系統。該系統由中、低壓配電系統里配置的ACR系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表，微機保護裝置、工作站組成。

    1）系統結構

    系統采用分層分布式設計，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。系統配有Acrel-2000監控軟件，能夠模擬碼頭變電所的供配電全網(wǎng)絡(luò )，提供遙測、遙信、遙控、遙調、告警、跳閘、報表、事件記錄等功能。

    2）系統主要功能

    電站系統具有自動(dòng)記錄電力參數變異的功能，當事故發(fā)生時(shí)可以迅速了解故障原因，減少查詢(xún)時(shí)間，加速恢復正常供電，為各部門(mén)的用電提供安全可靠保障。通過(guò)該系統網(wǎng)絡(luò )可將卸船機、帶式輸送機、斗提機、埋刮板機等工藝設備的運行電量送至中控室內的監控操作站，并將所監測到的數據記錄到數據庫中，供管理系統使用。

圖4 10kV碼頭工程ACREL2000監測系統拓撲圖

3 線(xiàn)纜的選擇及敷設

    1）電纜的選擇：對中壓配電線(xiàn)路的選擇按電纜額定電壓、額定電流及所在環(huán)境條件下確定截面，還應對短路電流校驗其熱穩定性是否滿(mǎn)足要求。

    2）港區線(xiàn)路敷設：以變配電所為中心，供電、自控、工業(yè)電視、生產(chǎn)廣播調度系統的布線(xiàn)均分步至各建筑單體內的用電點(diǎn)及被控點(diǎn)。戶(hù)外以電纜溝為主要路由，戶(hù)內主要沿各皮帶機、鋼棧橋、廊道內的電纜橋架敷設，局部穿鋼管敷設。強電、弱點(diǎn)電纜主要敷設特點(diǎn)：電纜共路由，分層敷設，盡量減少工程費用。

4 港區照明

   采用節能光源和與之相配套的燈具，及節能型電器附件及控制裝置，為港區提供一個(gè)安全、舒適的照片環(huán)境。

   1）在港區倉頂、倉底均采用安科瑞公司的LED工礦燈，純鋁鰭片式的散熱結構，使得熱量更更好的散出，增加燈具壽命。

   2）碼頭道路及皮帶機沿線(xiàn)采用安科瑞公司的LED路燈，外形采用三翼式設計，光亮更加均勻，光源采用的是45mil的大芯片設計，光源本身的亮度達100lm/w以上。

   3）在港區40m高以上的建筑物上設置安科瑞公司的LED泛光燈，增加了防雷器，使得LED等不懼怕雷擊，全密封式設計，燈具不懼怕雨雪。

   4）對皮帶機沿線(xiàn)，倉頂及倉底照明，采用變電所或中控室集中控制方式。

   5）港區內辦公室采用安科瑞公司的LED直管燈，一般辦公室以格柵燈為主，內部搭配2-3根日光燈。

   港區內照明燈具一覽表見(jiàn)表3。

                                                    表3  港區照片燈具選型方案

5 結語(yǔ)

    建設節約型港口，應從源頭開(kāi)始，從設計開(kāi)始，充分利用現有資源，這在本港口碼頭項目實(shí)施中尤為突出，體現了節約型電氣設計理念。項目在系統設計、設備選型、布置、電纜敷設、運行管理、維護等方面，均達到協(xié)調統一。通過(guò)化設計，增強了系統的可靠性、靈活性、減少了投資，加快了進(jìn)度，為碼頭的正常生產(chǎn)奠定了堅實(shí)基礎。

參考文獻

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[3] GB 50052-1995 供配電系統設計規范[S].

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