脱硝系统中电气设计技术探讨

摘要：本文结合某脱硝系统电气设计实例，详细对该工程的电气系统，如供配电系统、电气控制与保护、照明系统以及防雷接地系统等进行探讨，旨在能为同类工程提供参考借鉴。

关键词：脱硝系统；电气设计；防雷接地；供配电系统

1、工程概况

外高桥第三发电厂工程8号机组（1×1000MW），采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，外高桥第三发电厂位于长江口南岸，吴淞口以东9.5km，南距高桥镇约2km，厂址西侧以港电路为分界与外高桥新港区毗邻。年极端最高气温40.0℃，年极端最低气温-9.4℃，年平均相对湿度79%。

本设计是该电厂8号机组烟气脱硝工程电气系统设计，同时针对该脱硝系统电气设计提出了技术方面要求及一些需要注意的地方。

一般脱硝系统分为反应区（SCR区）和制氨区，反应区（SCR区）一般布置在省煤器出口和空预器进口之间钢结构框架上，离主厂房区域较近；制氨区由于可能会产生爆炸性气体，故一般布置在远离主厂房区域的较偏远厂区。

2、供配电系统设计

2.1 380/220V供电系统设计

脱硝380V系统由主厂房的380V PC（动力中心）供电。因此在脱硝负荷区域设置脱硝MCC段，随SCR区和制氨区MCC在厂区内布置，电源分别由#8机锅炉380V PC 8A、8B段和厂区380V PC A/B段引接，制氨区MCC布置在制氨区工艺车间外侧的配电室内（MCC配电室与工艺车间以道路隔离）。各MCC采用双回路供电，其电源进线开关为空气框架断路器（带保护、手动切换）， SCR区380V系统为中性点高阻接地的三相三线制系统。

2.2直流系统设计

在SCR区，主厂房提供一路DC 110V的总电源，经SCR区配电室直流分线箱，分别为UPS系统及MCC进线断路器提供直流电源，由设计方提供脱硝岛内所需的直流动力/控制负荷的容量、回路数、事故状态下的供电时间、布置位置，以便主厂房核算直流系统的容量是否足以满足为脱硝岛供电的要求。在制氨区，由于距离主厂较远，未自主厂房引接直流及保安电源。

2.3不停电电源系统

在脱硝SCR区及制氨区各设一套UPS系统，容量均为15kVA。其中，在SCR区，主厂房提供一路DC110V的总电源，经SCR区配电室直流分线箱，分别给UPS系统及MCC进线断路器提供直流电源；并提供一路保安电源作为UPS旁路电源。在制氨区，由于距离太远，未自主厂房引接直流及保安电源，UPS系统采用自带蓄电池（50Ah，220V，组柜安装）的方式，该区域MCC进线断路器所需操作电源采用AC 110V电源，由UPS输出的AC220V电源经隔离变提供；由SCR区其中一段MCC提供一路普通电源供作为UPS主机电源。

3、电气控制与保护设计

3.1电气控制方式

脱硝系统的电气设备纳入单元机组的DCS系统，不设常规控制屏。除SCR区MCC空气框架断路器的控制电压采用110V DC外，其余控制电压均采用110V AC。为每个需要提供交流控制电源的回路提供控制隔离变压器，交流控制电源取自此隔离变压器。本项目采用每回路分别设一隔离控制变的方式。

3.2信号与测量

脱硝系统电子设备间不设常规音响及光字牌，所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入远程I/O。脱硝系统电子设备间不设常规测量表计，采用4～20mA变送器（变送器装于相关开关柜）输出送入远程I/O。测量点按《电测量及电能计量装置设计技术规程》配置。有如下电气信号及测量量：

（1）380V MCC电源回路断路器。

框架式断路器：三相电流、合闸、跳闸状态、保护动作、远方/就地切换开关就地位置、电气异常、断路器运行状态；

塑壳断路器：合闸、跳闸状态、保护动作、电气异常；

（2）380V电动机回路。

框架式断路器：合闸、跳闸状态、保护动作、远方/就地切换开关就地位置、电气异常。

塑壳断路器：合闸、分闸状态、保护动作、远方/就地切换开关就地位置、电气异常等

（3）30kW以上低压电动机单相电流；

其他必须的测量量及信号；电气量送入远程I/O实现数据自动采集、定期打印制表、实时调阅、显示电气主接线、故自动记录及故障追忆等功能。

3.3继电保护设计

380V厂用系统及电动机由空气开关脱扣器及马达保护装置实现保护。继电保护配置按《火力发电厂厂用电设计技术规定》配置，基本配置见表1所示。

表1继电保护配置

4、照明系统设计

（1）本工程的照明由三个独立子系统组成：交流正常照明系统、交流事故照明系统。包括脱硝岛范围内所有的建筑照明、区域照明、道路照明及设备照明；室外照明箱应为不锈钢材料，防护等级按IP65。

（2）一般反应区（SCR区）进线为三线三线制，而本工程交流正常照明系统采用380/220V，增加隔离变成三相四线制，中性点直接接地系统；各场所的照明电源由脱硝岛380/220V照明检修段供电。

（3）对于较远和分散区域的建筑物的事故照明，本工程设置有应急灯。应急灯的放电时间应按一小时计算。所有重要出入口和疏散通道应设置应急照明，应急照明时间不少于60分钟。

（4）照明方式、灯具型式和照度均应符合《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》的要求。所有灯具要满足工作场所的环境条件，如防水、防尘、防腐、防震、防爆、透雾能力等，室外防护等级IPW68。根据安装场所和建筑物的结构选用合适的光源和安装方式，灯具布置应使照明区域内照度均匀、满足生产工艺的要求，光线不受设备遮挡、限制直接眩光和反射眩光。而且所选用的照明灯具应选用效率高的节能型灯具。各主要场所的照明方式、灯具选型、推荐安装方式及照度最低要求见表1所示。

表1主要场所的照明方式、灯具选型、推荐安装方式及照度最低要求

（5）工艺楼的照明和插座线路采用水煤气管敷设。明敷管路采用密闭式接线盒。控制室（如有）以及其他附属辅助建筑的照明及插座线路采用水煤气管暗敷的方式，而且所有场所的导线均采用铜芯BV-500V型导线。

（6）在氨区，由于是具有爆炸性气体的区域，所以，该区域的照明灯具、插座应采用防暴灯具及防暴插座。不能采用普通灯具及插座。安装高度应满足规范要求。

5、防雷接地系统设计

5.1接地系统设计

（1）本工程脱硝岛各区域内设备和设施的接地系统，用于所有电气设备外壳，开关柜和开关柜接地母线，金属构架，电缆管道，金属箱罐、电缆的屏蔽层和其它可能会偶然带电的金属物件、油箱、管道等，它们均应牢固可靠地连接到主接地网上。

（2）在适当的位置应埋设接地极，其位置不应妨碍带检修孔的接地井，每个接地极应与接地网导体相连，接地网导体应尽可能靠近设备设置；防雷保护的引下线设置专门的集中接地装置。

（3）所有接地导体采用下列方式连接：地下部分采用放热焊接，焊接处应作防腐处理；部分采用螺栓连接或放热焊接，焊接处应作防腐处理。计算机系统应设有截面不小于240mm2的零电位接地铜排，以构成零电位母线，并且零电位母线应仅在一点用不小于240 mm2绝缘铜绞线或电缆就近连接至接地干线上。计算机系统内的逻辑地、信号地、屏蔽地均应用绝缘铜绞线或电缆接至总的接地铜排，达到“一点接地”的要求。脱硝岛各区域内应为独立的闭合接地网，其接地电阻为0.5Ω。各闭合接地网至少应有四处与电厂的主接地网电气连接。

5.2防雷系统设计

脱硝岛所有建筑物和设备的防雷系统，用于保护所有户外需要防直击雷和感应雷的设备和设施，这些防雷系统均应牢固可靠地连接到主接地网上。防雷保护系统的布置、尺寸和结构要求应符合相关的GB、DL及IEC标准。防雷保护范围应按滚球法核算。

6、结语

本文结合某脱硝系统电气设计实例，详细对该工程的电气系统，如供配电系统、电气控制与保护、照明系统以及防雷接地系统等进行探讨，可为同类工程提供参考借鉴。

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