黄金峡水利枢纽砂石加工供配电系统设计

2018-04-24刘义艳王彩霞

现代建筑电气 2018年3期

田甜, 刘义艳, 王彩霞

(长安大学电子与控制工程学院, 陕西西安 710064)

0 引言

目前,在砂石加工原材料价格日渐上涨的情况下,人们越来越关注砂石加工系统。因此,稳定、可靠、有效的供配电系统在砂石加工生产类行业有着重要的作用。

传统的砂石加工系统一般是针对系统的纯电气控制部分进行设计,控制系统达到基本的预期效果,但系统的安全性、稳定性和可靠性都比较差,而且加工系统的废水不能重复利用[1]。为解决这些问题,在传统的系统中加入废水处理设计,使系统的性能有一定的改进,但还是存在系统控制不易等问题。针对以上问题,砂石电气配电系统设计在改进后的系统中加入控制部分,以提高系统的整体性能。

1 设计依据及电源

1.1 设计依据

黄金峡水利枢纽砂石加工供配电整体设计主要依据国家标准GB 50054—2011《低压配电设计规范》、GB 50052—2009《供配电系统设计规范》、JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》及其他有关国家及地方的相关规程、规范及标准。

1.2 装机容量

该工程总的装机容量约为1 323.7 kW,用电负荷计算表如表1所示。

1.3 电源

系统电源选用的是三相交流电380 V,工频为50 Hz,电压波动范围要求不超过±5%,提供6路电源,分别引至5台压缩机和1台配电柜电源开关接线端子处,在电源的进线处做重复接地,将N线与PE线严格分开。

2 低压配电系统

一般情况下,交流低压配电系统的配电电压为220/380 V。低压配电系统的设计内容主要包括系统接线、接地方式、设备选型、线路及设备

表1 用电负荷计算表

保护、设备的布置安装以及管道线路的选择和敷设,是供配电系统的一个环节。由于低压配电系统有3种不同的保护接地方式,故形成IT、TT、TN 3种系统。其中IT和TT系统的外部导电部分通过各自的保护线(保护接地)直接接地;TN系统的外部导电部分通过公共保护线直接连接电源的中性点。

低压配电系统中继电保护的主要作用是有故障出现时,可以自动、快速并且有选择性地将系统中的故障元器件切除,保证故障元器件免遭烧毁,确保系统正常部分迅速恢复工作。

2.1 低压配电系统

低压配电模块直接影响系统的运行,故设计砂石加工供配电系统时,低压配电部分相当重要[2]。方案中的砂石加工系统配电柜采用放射式配电至蒸发冷控制柜、氨泵控制柜以及鼓风机控制柜。压缩机控制柜机组由厂家配置,并且由用户提供电源。低压配电系统干线如图1所示。

2.1.1 低压配电柜的安装

配电柜中一般装有各种继电保护装置,配电柜正式进入施工现场安装时应先检查其内部各种电气保护装置及元件,确保有完整的绝缘器件,同时保证每个绝缘器件无损伤、无裂纹等瑕疵,其次应核查配电柜号码与安装位置的一致性,根据设计图纸检查柜子内部回路。柜门的接地应采用软铜编织线和专用端子,端子排与多股导线连接时应注意压线端子的安装,然后一起涮锡,压在端子排上。配电柜的装配位置应避免阳光直射、水接触、潮气等。

备注:AP1～AP5为压缩机启动柜;AP6为蒸发冷控制柜(含2台离心泵);AP7为氨泵控制柜;AP8、AP9为鼓风机控制柜;AP10为轴流风机控制柜

图1低压配电系统干线

2.1.2 桥架的安装

桥架是用来支撑和放电缆的支架。当桥架安装在室内时,应在建筑物的墙壁、柱子、横梁和地板上安装,要使建筑物的综合管廊得以使用,则在管道一侧或上方平行放置,并考虑下线和各分支线尽量避免交错。一般情况下,根据场地的设置条件确定桥梁的固定方法。

在低压配电系统中,当电缆桥架由建筑物外部进入到建筑物内部时,桥架向外坡度不该小于1/100,电缆桥架和用电设备交越时之间的实际距离≥0.5 m,而且当两套电缆桥架平行放置在同一高度时,它们之间的明显距离不得小于0.6 m。水平的电缆桥架宜采用镀锌槽式的金属桥架。

2.1.3 照明器具的安装

照明器具的安装位置不固定,而是根据具体的配电系统选择正确的方式,这就要求在安装灯具前要详细了解整个电气系统的设计,以保证安装的合理性。

灯具不得直接装设在可燃件上,尤其在低压配电装置与母线的正上方不可安装灯具。当灯具间隔地平面装设距离<2.4 m时,灯具的一些可能暴露在外的导体必须接地(PE)或者接零(PEN),同时应有专用的接地螺栓(有标志)。

2.2 设备选型

配电柜、制冷设备的控制柜均采用GGD型标准柜,柜内主要元器件采用国内外知名品牌产品(主要是常熟开关制造有限公司);压缩机控制由压缩机厂家配套。配电柜、蒸发冷控制柜以及鼓风机控制柜均在机房内落地安装。配电柜进线方法选用上进上出线,电控柜的进出线电缆主要沿桥架敷设。照明配电分箱安装在冷库的门口,采用挂墙式安装。照明配电部分电路由系统总配电柜的照明专用回路引来。

2.3 线路敷设

一般情况下,选用YJV交联型护套电力电缆电源线在主路由处采用电缆桥架敷设,出桥架后穿金属管敷设至各设备终端,电缆在接入设备时电缆接头处需做防水处理,整个线路敷设应满足电气线路敷设施工工艺标准。当线路暗配时,应沿最近的路线铺设电线保护管,减少建筑物的弯曲,并将其埋设在建筑物内,如果穿管布线的管路较长或者有弯时,可适当加装拉线盒,暗敷设的金属管壁厚不得小于1.5 mm。在建筑物和建筑物表面之间的电线保护管道距离不应小于15 mm。

3 控制系统方案设计

3.1 控制系统

为了系统能安全运行和及时发现系统故障,设计一套控制系统,分为监控层、控制层、设备层。控制系统结构如图2所示。

图2 控制系统结构

监控层部署亚控组态软件(组态王),采用组态王作为软件系统,运行可靠。该系统实现统一的监控管理解决方案[3],组态软件实现砂石系统中各种设备操作运行的集中监控,并可远程控制设备的工作状态、运行状况,实现系统故障告警、提醒等功能。在亚控组态软件的监控管理下可清楚地看到系统的运行过程以及是否出现故障。当出现故障时,画面上的故障处会不断地闪烁,以提醒工作人员,更加提升系统安全运行的有效性。

控制层是控制系统的核心部分,在砂石加工系统的运行管理中起着“承前启后”的作用。“启后”主要是通过采集现场设备的一些数据,实现控制功能;“承前”是通过上位机的监控系统提供系列数据,通过上位机接收传送过来的各种控制命令,实现对现场设备的控制。该项目控制层主要采用西门子PLC作为控制器,通过PLC采集各个设备的运行信号,自动实现工艺设备的启动和停止。同时也可采用人工指令控制。设备层主要指砂石系统中的传感器、鄂破机,胶带机,洗砂机、棒磨机等设备。