空冷配电间设计及选型

闫涛

摘 要：空冷系统配电是整个空冷设备中的一部分，它承担着给空冷岛及其附属设备供电的任务，通过其可以控制空冷风机电机转动来冷却翅片管内的各种介质，在化工、炼油、石化、传统能源发电厂、垃圾焚烧发电厂和钢厂等领域有着举足轻重的地位。使用空气不仅是一种低投资成本、低运行成本的选择，而且可以减少江河湖泊水的温升，有利保护保护环境，尤其是当今越来越重视环保，减少对水资源的浪费，保护绿水青山，空冷配电部分在空冷设备里起着供给、监测、控制电能的作用，使其整个空冷设施能够达到节能、高效、稳定的目的。

关键词：空冷配电间；配电柜；干式变压器

中图分类号：TM641 文献标志码：A 文章编号：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

空冷器的配电间通常布置在空冷岛下面或这是侧面较近的区域，当然也有布置在距离空冷设施较远的地方，这种主要是同整个工程的配电设备布置在一起，便于维护。下面对于空冷配电间和用电设备设计和选型谈一些浅显的看法。

1 空冷配电间整体设计

空冷配电间通常来说是布置在空冷岛下方或者附近的一个房屋，它需要根据相关标准满足现行国家关于防火要求、遮阳和对视间距和距离的规范、规程、规定，设置在较高且不容易积水的地方，所以电缆隔层的底部要高于同层的建筑底部，来避免区域形成积水。空冷配电间通常有低压变压器、配电柜、变频柜、直流屏的设备及材料。这些设备常规布置在同一房间内，供电从主厂房引至空冷配电间内的低压变压器高压侧，经过变压器至配电柜和变频柜，再经过配电柜和变频柜至用电设备。

空冷低压变通常采用低压干式变压器，采用明备用或暗备用，单母线分段的方式。在母线上偶尔会采用有源滤波器来控制谐波，有源滤波器通常采用国内知名厂商的产品，但是由于空冷母线上谐波多数不需要处理，所以有源滤波器在空冷配电里应用并不十分多。干式变通常采用SCB系列，也由具有温度控制系统，控温、测温一体化，超温报警来提高整体可靠性。

当位于爆炸或火灾危险环境时应根据相关规范、规定等要求来进行设计和选择各种设施和材料。首先要考察空冷配电间周围环境和具体情况，然后根据技术要求及规范进行优化定位。通常来说布置在防爆区域内的空冷配电间附近危险物品或者气体种类繁多、含量不低、爆炸点也不尽相同。在初期选型设计时一旦疏忽就会导致爆炸等事故发生。容易出现爆炸、危险性大的各种建筑，指定其在规定的范围内统一布置。在區域范围内的所有建筑物都要按照相关规范设计防火间距，采取必要的通风措施，以降低爆炸事故的发生几率。当然实际工程中，要让建筑物与建筑物之间的防火间距达到一定程度，才可以增大通风、降低空冷配电间发生爆炸的概率。同时在危险区域空冷配电室要做一些有通风处理来有效的让危险可燃烧气体进行散发，让爆炸事故被扼杀在源头。其次还需要进行降温隔热在比较重要的设备或建筑之间，大大降低爆炸发生的概率。最后从构造方面入手，在关键非燃烧较轻的墙体空间内添加防火封堵材料，钢筋混凝土结构对保证构筑物质量和安全有着关键的作用是其独特的优势。在建筑物工程中应用高质量耐火材料和钢结构，并且在主要结构件和设施上应用防火封堵材料，使得众多钢结构具有良好隔热性能。同时，设计施工人员还可以应用无机类型防火板对大型钢件等进行有效性覆盖、包裹，使得建筑设计中应用钢件导热性能获得降低。将高质量应用于钢筋混凝土框架结构中，工业建筑物质量和水平进行大幅度提升。有效应用防爆门窗、防爆隔墙、防爆屋等设备和材料，为运行维护人员提供一个安全、便捷、舒适的环境。

空冷配电间的设计要满足全厂整体技术要求并且与时俱进。工业工程越来越模块化，特别是现在空冷行业发展快，设备更新快，危险区域空冷配电间的防爆消防越来越被重视。针对位于防爆区域的空冷配电间要做以下设计：通常来说采用机械加压和外窗开启进行有效送风和排风。这两种方法需要专用排风口、风机、风道等设施和材料，可以在发生火情的时候将大量烟雾灰尘经过这些设施或通过窗户向室外排出，能够尽最大可能降低火情的蔓延速度。其中通过外窗开启排风的方法有一定的局限性，大多数工业场合的建筑并不适用。若位于危险区域的建筑，要选择土建结构的框架和形式，在钢结构和混凝土结构之间选择，建筑承重结构和关键部分的分隔墙墙体在发生爆炸时候可以有足够的抗爆能力，可以延缓建筑整体垮塌速度。应在存在爆炸风险的建筑物或其内部有爆炸危险的区域安装泄压设施。工业建筑设计中，泄压是首先要考虑的，优先采用泄压快的门窗、轻质墙体等。

2 空冷配电间低压变压器及其附件设计选型

空冷配电间内根据实际工程情况和全厂要求通常设置低压干式变压器、出线柜、PT柜、母联柜等设备。对于空冷低压变压器通常选用低压干式变压器，出线柜内配置智能斷路器、计量仪表等电气元件。发电厂或者石油化工领域，电气整体控制自动化程度越来越高，对各个子系统的电气控制的要求也同全厂一样，便于通信管理监控。在外国配电系统自动化通常叫做送电（馈电）自动化，因为现行的配电自动化管理系统大多数是应用在低压配电中。供配电系统的自动化应用是利用当今高度发展的计算机通信技术与输配电设备相结合来管理供配电系统。电气控制系统能够通过传感器探头、电气元件、智能化附件采集、传输并分析处理各种电气元件运行状态、参数、故障等情况，这项技术依托当今极快处理速度和传输速度的计算机和通信电缆来快速响应控制接收和发出指令。

空冷配电系统中较为关键的一个设备是低压变压器，通常来说这个变压器的型号也是比较固定的选用SCB系列干式变压器。虽然干式变压器容量和电压等级都较小，但是对与空冷器配电系统来说是十分适用的。环氧树脂类和浸渍式是干式变压器的量大类型，树脂浇注式和绕包式树脂又是环氧树脂干式变压器的两大类型，由于易受潮、绝缘水平低这些缺点，环氧树脂干式变压器已经逐步淘汰了浸渍式。干式变压器中绕包式树脂类型可靠性不高但是成本却很高，所以在当今工程中大多数干式变压器使用的基本都是树脂浇注式干变。干式变压器绕组绝缘性能决定了它的运行稳定性和使用寿命。干式变的绝缘性能和其部件发热、散热及运行环境热量有着很大关系，当干式变压器内部绝缘出现故障时，在绝缘破损的地方的温度会急剧升高，而当温度升高到一定值时突破一个温度点将会加速绝缘的损坏程度，绝缘破损越来越严重随之性能下降，更会导致温度升高，如此往复循环，可能导致失火甚至爆炸发生。一旦起火或爆炸这类恶劣的事故发生不仅造成变压器本体损害，也会影响其它相关的电力设备甚至会影响整个厂区和电网，造成十分严重的人员和经济损失。众所周知变压器负载能力和变压器绕组温度有着不可分割的关系，温度过高不仅会导致绝缘老化速度加快从而减小变压器的寿命，更为严重的情况如上文所说，变压器绝缘破损甚至被击穿从而发生失火爆炸的影响大、损失难以计算的后果；但是是不是只要保证变压器温度只低不高就万事大吉了，当然不是了，如果温度变压器绕组温度低，虽然没有发生爆炸的危险但是也说明了变压器长期处于非满负荷甚至空载的情况下，这就是说在设计选型阶段只顾安全而没有考虑经济性，变压器容量选择过大造成了经济损失。那么就需要在设计选型阶段通过各方论证得出空冷变压器的最佳温度点来平衡变压器的安全性、稳定性、经济性实现空冷干式变最大效益化运行，从而保证空冷干式变和全厂电网的稳定安全高效运行。

保证变压器在正常运行时候温度最佳很重要，但是保证在意外情况下绝缘性也不能忽视。比如说变压器在运行过程中，可能受到各种过电压的冲击。虽然在空冷配电间会安装防雷接地等设施来保护电气设备但是当雷电冲击波进入配电间内后，部分雷电冲击波仍然会作用到干式变压器绕组上，这就会在变压器绕组内出现比较特殊的暂态电磁现象，这种冲击过电压有着程度大、时间短暂的特点，从而威胁变压器的安全稳定运行。

应用在空冷系统的干式变压器主要负载是空冷风机电机和空冷系统内的其它用电设备，由于大部分负荷是感性负载的电机，所以当启动时候会对电网造成一定冲击。空冷变压器容量的选择比较重要，按照规范和标准选择一个最佳容量是很关键的。空冷运行特点是根据环境情况和实际工况来定的，如果工况稳定，那么较低的环境温度且昼夜温差大的现场会对空冷电气设备造成一定的影响。在变压器后侧一般通过母排连接出线柜和计量设备，也有的会配置有源滤波装置，出线柜通常在用铜排贯穿整个母线段。

3 空冷配电间内其它设备的设计选型

空冷配电柜通常来说由380V工作动力中心PC柜、MCC柜构成。PC柜主要做为进线柜对母线进行监测控制，为MCC柜、变频柜等供电。PC柜内配置带有智能型脱扣器的空气开关，PC柜至少具有百分之十七的备用量，MCC柜至少有百分之二十的备用量。空冷MCC柜主要向空冷低压负荷供电，经常采用MNS或其它形式，柜内有多路供电回路。PT柜做为测量和保护母线电压稳定的重要设备，通常会与母联柜联合使用，这样可以通过母联柜实现电源的互为备用，达到整体空冷设备供电保证。

可以看出空冷配电间内设备种类多，负责整个对空冷设备供电，关系到空冷设备的安全稳定运行，因此我们要重视空冷配电间内电气设备的设计选型。

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