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趙娜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
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350m，寬54m，突堤南側布置7萬噸級專業泊位1個，設計年吞吐量500萬噸。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2臺，散裝騎車設備2套，工藝流程達208個。碼頭工程筒倉作業區共建設12座鋼板筒倉，陸域部分生產、生產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、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電纜進線路，設1000kVA的變壓器1臺。碼頭工程總負荷見表1。
表1 碼頭工程總負荷
變配電所 | 電力、照明總用電設備/kW | 總計算負荷/kVA |
西港區中心變電所 | 656 | 459 |
西港區2#變電所 | 10765 | 7084 |
西港區3#變電所 | 4780 | 3723 |
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、經濟上所造成的損失或影響的程度的；該電力系統負荷性質為二級；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足使用要求的提下適度改造，充分利用原有變電所中的數量。
2.1中壓配電設計方案
各變電所中壓進線電源均為雙電源；港區各變配電所的中壓配電系統以放射、環網相結合的方式。本系統中所有變電所中的中壓及低壓母線均采用單母線分段的接線。 變電所的進線及饋出線均采用斷路器，確保上下級保護裝置動作相互配合，使保護裝置具有可選擇性。
配電所主接線圖如圖1所示。中壓配電柜采用SF6絕緣緊湊型開關柜，進線及母聯采用真空開關，配置AM5-F進線保護裝置，配有三段式定時限過流保護、兩段式序定時限保護；母聯柜設電流速斷、過電流保護；進線及母聯開關采取防并聯措施，即三個開關zui多只能有兩個開關同時處于合閘位置。操作機信號電源為直流110V，6h。變壓器出線柜配AM5-T變壓器保護裝置，設有三段式定時限過流保護、變壓器高溫告警、超溫跳閘、門誤開跳閘；10kV電機出線柜配AM5-M電動機保護裝置，設有過電流、過負荷、接地故障、低電壓保護等。普通饋線柜配AM4-I微機保護裝置，設有定時限過流、反時限過流保護。
為實時、有效的計量線路的電能和考核管理，監測回路電能質量，在每個出線回路上配設了APMD系列電能質量分析儀表。中壓配電設計中配置的各設備清單見表1。
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圖1 10kV配電圖
表1 中壓配電二次方案
適用場所 | 產品名稱 | 產品型號 | 具備功能 |
10kV進線柜 | 線路保護裝置 | AM5-F | 三段式定時限過流保護、兩段式序定時限保護 |
變壓器出線柜 | 變壓器保護裝置 | AM5-T | 三段式過流保護、高溫報警、超溫跳閘、FC閉鎖功能 |
電機出線柜 | 電動機保護裝置 | AM5-M | 過電流、過負荷、接地故障、低電壓保護、堵轉保護 |
母聯柜 | 備自投保護裝置 | AM5-B | 電流速斷、過電流保護 |
10kV饋線柜 | 饋線保護裝置 | AM4-I | 定時限過流、反時限過流保護 |
各開關柜 | APMD系列儀表 | APMD710 | 三相電流、電壓、功率、電能、電網頻率、序電流、2-31次諧波、總諧波含量、復費電能統計、zui大需量 |
2.2低壓配電設計方案
本系統的低壓配電系統采用樹干式配電方式，對于筒倉的通風、清倉、除塵、電動閘閥門等用電設備進行分類組合至現場配電柜、分線箱、再經柜、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。
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行供電。
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圖2 低壓配電圖
由于非線性負載的存在會產生諧波，導致微機保護裝置誤動作，，造成不必要的供電中斷；諧波還會使電氣測量儀表計量不準確，產生計量誤差，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，在10kV/0.4kV進線柜上裝設ACR330系列諧波監測儀表，用于監測2-31次諧波；進線柜之后配置無功補償柜，其上裝設ARC系列無功補償投切裝置；在配電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濾波器以并聯方式接入電網，通過實時監測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生個和當諧波分量和無功分量對于的反響分量并注入電力系統，實現諧波治理和無功補償。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。
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圖3 低壓配電系統諧波抑制方案
表2 低壓配電二次方案
適用場所 | 產品名稱 | 產品型號 | 具備功能 |
0.4kV進線柜 | 多功能 諧波表 | ACR330ELH | 三相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、2-31次諧波分量，zui大需量，電壓波峰系數，波形因子，電流K系數，電網電壓電流正、負、序分量測量，485通訊 |
無功補償柜 | 無功補償 投切裝置 | ARC-12/J-T | 低壓配電系統進行無功功率補償、輸出路數有6、8、10、12四種規格；可選配開關量輸入與溫度控制 |
諧波治理柜 | 有源濾波器 | ANAPF100-400/A | 過電流、過負荷、接地故障、低電壓保護、堵轉保護 |
0.4kV饋線柜 | 多功能網絡儀表 | ACR220EL | 三相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能，zui大需量，485通訊 |
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、并分步實施。而對于新建變電所中土建要求次性完成，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，同時改擴建個變電所。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監控系統級網絡儀表，確保供電系統的安全運行。
2.4電量監測系統
為實現對港內變配電所的中、低壓系統進行遠距離的遙測、遙信、遙控。在變配電站內設置了Acrel-2000用戶端智能配電系統。該系統由中、低壓配電系統里配置的ACR系列網絡電力儀表，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、網絡通訊層和現場設備層。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絡，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
電站系統具有自動記錄電力參數變異的功能，當事故發生時可以迅速了解故障原因，減少查詢時間，加速恢復正常供電，為各部門的用電提供安全可靠保障。通過該系統網絡可將卸船機、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。
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圖4 10kV碼頭工程ACREL2000監測系統拓撲圖
3 線纜的選擇及敷設
1）電纜的選擇：對中壓配電線路的選擇按電纜額定電壓、額定電流及所在環境條件下確定截面，還應對短路電流校驗其熱穩定性是否滿足要求。
2）港區線路敷設：以變配電所為中心，供電、自控、工業電視、生產廣播調度系統的布線均分步至各建筑單體內的用電點及被控點。戶外以電纜溝為主要路由，戶內主要沿各皮帶機、鋼棧橋、廊道內的電纜橋架敷設，局部穿鋼管敷設。強電、弱點電纜主要敷設特點：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，為港區提供個安全、舒適的照片環境。
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，使得熱量好的散出，增加燈具壽命。
2）碼頭道路及皮帶機沿線采用安科瑞公司的LED路燈，外形采用三翼式設計，光亮加均勻，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，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，般辦公室以格柵燈為主，內部搭配2-3根日光燈。
港區內照明燈具覽表見表3。
表3 港區照片燈具選型方案
場所 | 名稱 | 型號 | 外觀 | 尺寸 | 功能特點 |
港區倉頂、倉底 | LED工礦燈 | JTDGK |
| 500*300mm | 純呂鰭片式散熱結構，熱量能好的散出，增加燈具壽命；采用自有COB燈頭封裝技術，高亮度；使用臺達變壓器。 |
碼頭道路及皮帶機沿線 | LED路燈 | JTDLD |
| 880*330mm | 采用三翼式設計，使得在180°平面內，光亮加均勻；使用安科瑞自行封裝的防流光源，該光源采用45mil的大芯片設計，亮度達100lm/w以上；增加防雷器，且燈具全密封設計，不懼怕雨雪。 |
港區40m高以上的建筑物 | LED泛光燈 | JTDFG |
| 86*114*88mm 185*225*126mm 236*290*183mm | |
港區內辦公室 | LED直管燈 | JTDZG |
| 60/90/120/150cm | 與傳統燈具外形相似，可替換，比傳統燈具節能50-70%；無頻閃，無紅外線、紫外線輻射；啟動迅捷，即開即亮無延時 |
港區倉庫 | LED球泡燈 | JTDQP |
| 45*71mm 60*98mm 65*109mm | 與傳統節能燈相比節能40-90% |
5 結語
建設節約型港口，應從源頭開始，從設計開始，充分利用現有資源，這在本港口碼頭項目實施中尤為突出，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，均達到協調統。通過化設計，增強了系統的可靠性、靈活性、減少了投資，加快了進度，為碼頭的正常生產奠定了堅實基礎。
參考文獻
[1] 水運工程.日照港散糧碼頭工程電氣設計特點.鄔曉紅,孟凌峰.No.8 Serial No.391,2006.8.
[2] JGJ 16-2008 民用建筑電氣設計規范[S].
[3] GB 50052-1995 供配電系統設計規范[S].
[4]安科瑞電氣股份有效公司.能效管理系統設計安裝圖冊.2013.11.1合訂本.
作者簡介：
趙娜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電系統設計，: :
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