分析城市集中供热工程中供配电系统的设计

分析城市集中供热工程中供配电系统的设计

张林

北京燃气能源发展有限公司 北京 100101

摘要：随着我国城市化进程地不断加快，供热工程的建设需求也在不断增加，特别是北方地区，对供热工程提出了更高要求。城市集中供热工程的目的在于将热能输送至居民住房，为人民群众提供热量保障，作为一种基础设施，它的建设效果对于城市发展水平地综合提升具有重要意义。为满足城市化进程对供热的高需求，也为保障城市集中供热的安全、可靠及实用性，需在供热工程中强化对供电系统的运用，提升城市集中供热工程运行的效率及效果。本文将在分析集中供热工程用电意义、现状等内容的基础上，从变电所操作系统、主厂房配电系统等系统的优化设计入手对城市集中供热工程的供配电系统设计方式进行简要分析，在为供热工程提供保障的同时，达到节能、优化操作等多种效果。

关键词：城市集中供热工程；供配电系统；现状；设计优化

引言：集中供热是城市现代化发展的重要工程之一，集中供热工程的开展与实现，既能够满足人们对居住环境的高要求，又能够达到节能、环保等多种重要目的，对于促进城市健康持续发展至关重要。供配电系统是城市集中供热工程满足多种要求的关键部分，应加强对供配电系统设计优化的重视，结合现代技术对共配电系统中的各个系统进行优化设计，达到提高供热工程运行安全性、稳定性、经济性的综合目的，促进城市居住环境地优化、居民生活质量的改善。

1. 供配电系统设计对城市集中供热工程的重要性

供配电系统在城市集中供热工程中扮演着重要角色，它能够为城市集中供热工程提供必要的电力能源，对于保障和提升城市集中供热工程运行效果及质量具有重要意义，有利于推动城市现代化建设与发展，是保障城市集中供热工程在提高城市生活质量、优化居住环境等方面价值发挥的关键系统之一。城市集中供热的实现是城市现代化发展的重要标志，也是城市基础设施不断完善的重要体现，供配电系统不仅能为城市集中供热工程提高重要动力，还能进一步推动城市集中供热工程在节约能源、降低环境污染等方面的功能实现，在促进城市集中供热工程可持续发展中同样发挥着重要作用，是城市集中供热工程实现科学发展、合理发展目标中不可或缺的重要系统^[1]。

2. 城市集中供热工程中供配电系统应用现

城市集中供热工程中供配电系统主要有热源厂、热电站。在热源厂的供配电系统设计中，应首先做好对电负荷及变压器选型的计算工作，热源厂外部供电电源一般根据二级负荷要求进行设计，电力部门需要提供两回线路，既可同时工作，又可互相作为备用线路。在实际的方案设计中，即使一台出现故障，另一台也能够保障供电需求，但前期的投入成本却非常高，这种设计方案不利于供配电系统的节能目标的实现，同时也会给相关企业带来较大的成本压力。除此之外，变电所的二次系统设计中同样存在问题，如变电所操作系统是直流操作与交流操作并用的，这意味着供电稳定性与可靠性存在一定隐患，在实际运用过程中可能会出现电流不稳定、控制难度大等问题^[2]。还有一些供配电系统的设计存在考虑问题不周全、资金投入不足等问题，加剧了系统中的安全性、可靠性与稳定性的隐患，限制着实际使用效率及效果。

3. 城市集中供热工程中供配电系统的优化设计

1. 变电所供配电系统的选择与优化

高压配电系统用分段单母线接线方式，采用放射式配电方式。并设置高压母线联络柜，高压母线联络柜而此操作线作电气闭锁，在电源正常前提下，需确保断路器不会闭合，同时确保两端母校由不同电源供电。当某一路工作电源发生故障被切除后，高压母联断路器需自动闭合，由另一路工作电源提供配电所所需负荷。在供电恢复之后，需手动断开高压母联断路器，并恢复高压进线断路器合闸，恢复配电系统两路供电。

低压配电系统采用中性点直接接地系统，采用放射式与树干式结合的配电方式。两个配电系统都采用变压器分段单母线接线方式，设置低压母线联络柜。正常运行状态下，低压母联断路器为分闸状态，变压器为分列运行状态。如果一台变压器出现故障，需手动切除部分不重要的负荷，之后合闸低压母联断路器，由正常变压器继续完成供电服务。恢复正常后，需手动分闸低压母联断路器，恢复低压进线断路器合闸状态，同时恢复两路电源的供电状态^[3]。

变电所操作系统主要有直流操作与交流操作两种，直流操作的投资成本高于交流操作，但对于整个热源厂而言，其投资并不算高，同时从可靠性而言，它几乎不受变电所交流供电电源的影响，即使停电也能安全可靠的满足供电需求，能为合闸回路、保护做好功能在提供稳定可靠的电流，不仅有效避免了后续使用过程中的故障出现，还能够保障供电品质的稳定性，它具有交流操作难以望其项背的作用。交流操作虽然成本投入相对较低，但后续使用中很容易发生故障问题，不利于供配电系统运行的稳定性^[4]。因此，变电所操作系统应尽量选择直流操作。

2. 主厂房供配电系统的优化设计

主厂房配电系统以电缆为主由变电所高低压配电室引到主厂房电气控制室，再有电气控制柜进行分配，最终为用电设备提供电力。

城市集中供热工程的稳定、安全运行，必须依靠充足水源提供动力。因此，为保障水源的及时供给，应重视对水泵性能及效率地提升，重视其循环性与可靠性地提升，确保循环水泵能够稳定运行，以满足主厂房水源需求。在热源厂主厂房中，通常会配置三个以上的循环水泵，为了保障每台水泵运行状态不受其他水泵的影响，应保障各水泵之间运行的独立性，避免水泵之间出现干扰问题。要实现这一目的，可采用不同高低配电段来进行电源供给，这一不仅能提高配电系统的运行效率，还能确保故障的发生，不会影响另一配电段中循环水泵的正常稳定运行，为供热工程提供稳定的水源动力^[5]。

锅炉系统是热源厂主厂房的重要组成部分，包括引风机、鼓风机、炉排电机等多种锅炉设备。过滤系统的供电方式可采用与循环水泵一致的供电方式，也可以通过利用不同高低压配电段为风机等设备提供电源，能够保障每个锅炉设备运行的独立性，确保无论哪个高低压端出现问题不会影响到其他高低压段的锅炉设备。如当一台引风机出现故障后，其他系统的引风机不会受到影响，这样才能确保城市集中供热系统的正常稳定运行。

通常而言，移动检修电源的回路中都有开关，但当实际发生故障问题需要检修维护时，却会为维修人员的检修工作带来极大阻碍，影响检修维护工作效率。因此，应加强对主厂房中移动检修电源的优化设计，应设置一个专门的配电箱，并在配电箱中配备12V安全电源，用于满足照明设备的电源需求。其次，应在配电箱中配备一个三孔插座和一个两孔插座，为检修维护需要用到的焊机等设备地使用提供方便，从细节做起优化移动检修电源，从而提高检修与维护工作效率。

3. 蓄水池泵房供配电系统的优化设计

通常情况下，为了保障蓄水池泵房供配电系统运行的安全性与稳定性，应结合实际情况，尽量在蓄水池泵房中配置一个柴油发电机。柴油发电机的配置，能够满足泵房内给水设备的热水需求，如果发生停电或故障轻，给水设备的供热中心会因此而出现热水锅炉汽化（对的）问题，从而影响给水设备及热水锅炉的正常运行状态，配背柴油发电机能够有效解决这一问题。因此，为了保障生产给水泵运行状态的安全与稳定，应合理增加柴油发电机。此外，泵房中的电源一般由多个不同的变压器的低压母线段提供，在设计中必须采用双电源，但这种情况下，如果两个电源或两台变压器同时停止工作，就意味着整个泵房都会出现停电问题。为避免这一问题的出现，也需要重视对柴油发电机的配备与使用。虽然投资成本会随之而增加，但能够有效提高供配电系统运行的安全性与稳定性，能够有效避免城市集中供热工程运行中出现断热、供热不均匀等问题的出现，对于保障整个供热工程的效果与质量具有重要意义，因此，从保障整个城市集中供热工程开展效果、提高供热质量的角度而言，在蓄水池泵房供配电系统中配置柴油发电机是非常必要的。

4. 主要供电设备的优化设计

为了提高在由供电设备使用效果，需加强对其设计的优化改善。以变压器为例进行说明。在变压器选型计算中，为提高变压器工作效率、控制成本投入、保障一级符合与二级负荷供电的可靠性，在实际设计中，应配置两台变压器，两台变压器由低压母线进行联络。正常运行状态下，两台变压器应分列同时运行，共同承担热源厂的所有用电负荷，当其中一台变压器出现故障问题或者其母线段发生故障出现停电等问题时，可通过自投装置切换使用另一台正常的变压器和母线段实现供电。需要注意确保变压器运行过程中不会出现超载情况。对变压器的设计优化，既能够实现成本控制，又能够确保在短时间的维修过程中保持供热厂的供热能力。两台变压器的共同使用，能够互为备用，具有更高的可靠性与稳定性，能够进一步提高城市集中供热工程质量及效率^[6]。

5. 配电系统电力保障优化设计

由于供电方式为高供低计，因此配电系统在运行中存在较大的电力损失问题，为了降低配电系统中的电力损失率，强化节能效果，应对相关设计进行优化。首先，应选择合适的设备，在满足供电要求的基础上，尽量选择功率较低的用电设备，以此提高使用设备的运行效率，避免造成电能浪费，同时减低配电系统中的电力损失量；其次，应适当降低线路中的电阻。由于线路电阻与配电线路的长度之间存在正比关系，与截面大小之间存在反比关系，因此，在不影响供电效果的前提下，应尽量控制配电线路的长度及截面，达到降低线路电阻的效果。此外，还应重视对电阻率较低的导线的使用，进一步降低线路中的电阻；第三，应提高负荷端电压。因配电线路中的损失电力与负荷端电压成反比，因此，要降低电力损失量，应提高负荷端电压；最后，需提高负荷的功率因素。可通过使用电力电容器、选择使用功率因数较高的电气设备实现对符合功率因数地提升^[7]，从而降低配电系统中的电力损失量。

结束语：在我国城市化水平不断提升的过程中，集中供热是满足城市供热需求的必然趋势。为了提高集中供热的效率及效果，并同时实现能源节约、环境保护的目的，应做好对集中供热工程中供配电系统的优化设计。在实际优化设计过程中，应以安全稳定为基本原则，结合实际情况，对变电所、主厂房、蓄水池泵房、主要设备等多种系统进行优化设计，在保障供热水平与质量的同时，实现电能节约，提高供热工程的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]周闯.电气供配电系统设计的常见问题及解决方法[J].建筑工程技术与设计,2020,(21):3034.

[3]张立锋.城市集中供热工程可行性研究的探讨[J].建筑工程技术与设计,2020,(6):2540.

[3]苏阳,乔岳.城市集中供热工程中供配电系统的设计探析[J].中国高新技术企业（中旬刊）,2013,(10):102-103.

[4]吴雷.西丰县集中供热工程锅炉房供配电及自控系统设计研究[J].科技创新导报,2012,(9):83-83.

[5]范庆.浅谈太原市集中供热工程中配电系统的节能[J].山西电子技术,1998 :20-23.

[6]杨强. 城市集中供热工程中供配电系统的设计探析[J]. 工业C, 2016(7):00201-00201.

[7]杨敏.城市集中供热工程中供配电系统的设计探析[J].中国科技纵横,2016,(24):157.

[8]赵玉梁,李芳玲.城市集中供热工程中供配电系统的设计探析[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(18):1158-1158.