(大唐环境产业集团股份有限公司 北京市 100097)
摘要：本文介绍了箱式变电站在静电除尘器的应用，箱式变电站作为厂用电系统的一部分，应用在静电除尘器的配电系统中，简化了配电系统的结构，节省了配电室基建占地，实现了配置的紧凑性，节约了成本和投资，提高了静电除尘器整个系统的运行可靠性，投资合理性。
关键词：静电除尘器 箱式变电站 厂用电配电系统
1 前言
随着国家对大气污染物排放控制要求的提高，发改能源201412093号《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014－2020年）》于2014年9月12日正式实施。新排放标准对烟尘、二氧化硫、氮氧化排放控制要求都有了很大的提高。为适应国家日益严格的环保要求，响应大气污染防治行动计划，为了降低烟气排放中的烟尘含量，使用的除尘设备静电除尘器做的越来越大，由原来的三电场、四电场扩大为五电场、六电场，甚至更多的电场，以实现烟气排放的目标标准。静电除尘器做的越大，收尘电场就越多，所需要的的电源就越多，配电系统的规模也就越大，配套的厂用电系统也就越复杂。为了简化电除尘器厂用电系统，对静电除尘器的配电系统采用箱式变电站，以实现对静电除尘器负荷供电的要求。
2 概况介绍
某工程厂址地区属中温带半干旱大陆性气候，主要气象特征是寒冷、风大、干旱，具有冬寒、夏炎、温差大、无霜期短、冻土深、降雨量少、蒸发量大等特点。本期工程锅炉烟气污染物排放标准按照《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》【发改能源[2014]2093号】要求执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中燃气轮机组排放限值的要求（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度排放限值分别不高于5、35、50mg/Nm3）。电厂同步安装高效的除尘器和烟气脱硫脱硝设施，确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。
本工程新建2×660MW超超临界燃煤发电机组，除尘设备选择低低温静电除尘器。静电除尘器技术性能要求本体阻力≤200Pa，比集尘面积 ≥140㎡/m³/s，本体漏风率＜1.5%，除尘器出口含尘量（干基，标态，6%氧含量）≤20mg/Nm3。在满足国家烟尘排放标准及本工程具体要求的前提下，结合煤质资料，静电除尘器电场数配置为双室五电场，所有电场均配置高频电源，电除尘器电场供电电源设计时采用分布式矩阵供电方式，即同一个电场不允许同一路电源供电，在某一母电源跳闸后，仍要保证任一电场至少有一个正常运行。
静电除尘器阳极振打系统采用侧部挠臂锤，振打装置数量为20个，阴极振打系统采用顶部电磁振打，振打装置数量为240个，静电除尘器绝缘子设有恒温控制的电加热装置，以防止结露短路，灰斗设置电加热器装置以防止煤灰冷凝板结。
静电除尘器本体电负荷清单如下表。
3 箱式变电站
箱式变电站,一般是指预装式变电站,根据《GB 17467-2010 高压/低压预装式变电站》预装式变电站定义为经过型式试验，用来从高压系统向低压系统或者从低压系统向高压系统输送电能的电气设备。它包括在箱体内的变压器、低压和高压开关设备、连接线和辅助设备等。国内大多数厂家简称为箱变，简单来说就是将变压器、高压、低压等设备安装固定一个箱体内，再整体运输至所需现场，在现场就位安装后，连接上电缆即可使用的设备。
箱式变电站经常又被称为户外成套变电站，主要的应用范围是在户外，是欧美等西方发达国家在20世纪60年代推出的新型变电设备，由于它无污染，体积小，便于运输和安装，维修简单，对市容的影响小，一出现就受到各国的关注。我国的箱式变电站的发展起步相对较晚，大约在20世纪90年代我国电网改造的过程中得到了应用。箱式变电站是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。箱式变电站适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电站等场所，它替代了原有的土建配电房、配电站，成为新型的成套变配电装置。
4 箱式变电站在静电除尘器的应用
静电除尘器厂用电系统每台机组设置3台低压厂用干式变压器，2台工作，1台备用（变压器采用明备用方式），主要用途为向电除尘器负荷供电，高压供电接口为10kV工作段。每台机组设置两段除尘PC段，采用单母分段接线方式，两段工作段和备用变之间分别设置联络开关，实现任意一段工作段电源与备用变之间的备用投切。
除尘PC段为400V电除尘动力中心，用于静电除尘器380/220V负荷的电源，静电除尘器本体配套的低压控制柜在PC段末端并柜安装。低压开关柜包括主电路、辅助电路、母线和各种附件等全部电气接线。在动力中心变压器进线处，装设电源电涌保护器。
静电除尘器电负荷计算如下表。
根据电负荷计算表可以看出，额定电负荷较大，需供电回路较多，所需电缆线径截面较大，供电线路长造成功率损耗和压降增大，造成设备材料成本较高；修建配电室占地面积较大，造成土建成本提高。为了降低成本，因此考虑采用静电除尘器本体上安装箱式变电站方案，配置电除尘器的厂用电系统。箱式变电站电源从主厂10kV工作段利用电缆接到低压干式变压器，再通过低压干式变压器低压侧的动力中心（PC段）进行电源联接和分配。
采用箱式变电站的方案，省去了配电室的占地面积和建筑材料；在电除尘器本体上安装，使负载电缆的长度大大减少。根据负荷计算可以确定以下几项内容，确定电力变压器的容量、确定电力导线的线径大小、确定电器及开关容量以及确定互感器等的额定参数。根据负荷计算表得到低压变压器的容量采用2000kVA，采用节能型干式变压器，并且确定各设备参数。
电除尘厂用电原理接线图见下图：
箱式变电站箱体内的防护设备要能够在各种条件下正常运行，如照明、通风、散热等，应加装相应的检测装置来确保箱体内环境的安全，如湿度测量表计、凝露检测装置和火灾报警系统，并将监测到的数据可靠地接入电除尘控制系统中，以便随时了解到箱体内部的情况。
箱变由于箱体是在室外的，因此做好箱体的隔热和防高温就显得十分重要。为了防止高温导致设备出现故障或发生事故，箱体要做好隔热夹层，并且在内部安装空调设施。要在严酷的环境下可以有效地防冻和防腐蚀，箱体的颜色要和电除尘器本体相协调。为了保证箱变的安全运行，箱式变电站内部需要设置消防系统和工业电视系统，设置火灾报警系统和灭火器。
箱式变电站的接地要求需安装一根连接每个设备的接地导体。接地导体的截面积应满足国标规范和计算的最小数据要求。对于箱式变电站内的低压开关柜、照明系统、辅助电源等低压装置应按GB/T14821.1或GB7251.1防护等级进行安装。箱式变电站内部的操作通道要充分考虑到维修时的空间问题，以不妨碍进行任何操作为标准进行设计。箱式变电站内部的门应朝出口方向关闭，这样可以不占用操作通道的宽度。在箱体门的内侧应该贴有主线路图、控制线路图，以及一些操作的操作步骤和主要的注意事项，以便维修人员进行参考。
箱式变电站在电除尘器顶部布置图如下图。
箱式变电站安装在电除尘器顶部使用维护方便。使用中，通过电除尘器入口喇叭口及烟道至锅炉主厂房设计连接一个步梯通道，运行维护人员经电梯至平台可以非常便捷的到达除尘器顶部，设备停送电、操作隔离开关箱、巡视设备等一并完成，避免除尘器及配电室之间来回穿梭。
箱式变电站放置在电除尘器顶部，增加了本体重量，在设计电除尘器荷载时需要考虑电除尘器本体增加载荷的计算。新增载荷的重量，包括2个PC段的箱式变电站单重9.2吨，1个备用母联段的箱式变电站单重5.6吨，3台干式变压器总重约15吨，考虑有电缆从集装箱两侧进出，电缆按7吨估算，合计除尘器顶部增加重量约46吨。
5 箱式变电站应用的优点
箱式变电站技术先进安全可靠，外壳材料及加工制作工艺，具有非常良好的防腐蚀性能；箱变夹层中封填防火保温材料；内部安装空调及除湿装置，电气设备在正常运行时不受自然气候环境和外界污染等因素的影响，可以保证变电站在-40℃～+40℃温度范围内始终保持安全稳定、节能经济的运行性能。箱体内的电气设备采用先进技术产品，全绝缘结构设备，无裸露带电部分，完全能达到零触电事故运行需要，全站可实现无油化运行，大大减少运行维护工作量，能够实现无人值守等功能。
箱式变电站节省空间，在静电除尘器上安装位置合理。3个部分箱式变配电系统即可完成单台机组电除尘器上全部设备的供电，箱体摆放在两台除尘器中间通道顶部空余空间位置，减少了地面建筑的占地和施工。而且位置合理，不占用不影响检修通道。
组合方式灵活，可以工厂预制化，电气设备在工厂组合安装、调试合格后，就能投入到工程实际应用中。箱式变电站真正实现了制造工厂预制化，同时缩短了工程施工周期，现场安装调试施工仅需将已组装完好的箱体进行定位，将箱体间隔间的电缆联接，并进行相关调试后，就能投入应用。施工工期更短，由于集装箱与除尘器主要用电设备在同层布置，施工接线调试更加便捷，可减少缩短施工工期。
综合投资经济效益高，箱式变电站较同规模常规变电所减少投资约40%～50%。本工程采用箱式变电站不存在房建工程量，利用电除尘器本体上的空间，无占地面积。按15*20m配电间布置1台机组电除尘供配电系统，配电间连同电缆夹层共需两层，至少建筑平米需要600m2，按3000元/m2造价估算，建设电除尘控制楼至少需要180万元，而按照集装箱方案仅需35万元，直接减少建设经费约145万元。从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，特别是无油设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题，电气设备可实现状态检修，减少维护工作量，可节约运行维护费用，整体经济效益十分可观。
6 总结
近年来箱式变电站已经在农村电网改造、矿山、工厂企业、油气开采和风力发电等中得到了广泛的应用，因其具有环境适应性强、结构紧凑、组合灵活、便于运输、迁移、安装方便、施工周期短、运行费用低、占地面积小、无污染、运行安全可靠、免维护等优点，受到广泛应用。箱式变电站在电除尘器的应用，简化了厂用电配电系统的结构，节省了配电室占地和建筑材料，实现了电气配置的简单紧凑性，节约了成本和投资，提高了静电除尘器整个系统的运行可靠性，投资合理性。
参考文献：
[1] 闫峰 浅谈箱式变电站的设计和应用 工程技术：文摘版 2016（8）
[2] 张艺滨 孙钦 箱式变电站浅析 电气应用 2009（19）
[3] 公德祥，孙辉，付宇锋 箱式变电站应用中的优缺点浅析 农村电工 2008
[4] 刘宝生，黄万军 浅析箱式变电站在配网中的应用 中国科技纵横 2012
作者简介：曲红建（1974.12- ），男，现工作于大唐环境产业集团股份有限公司，高级工程师，毕业于武汉水利电力大学应用电子技术专业，研究方向：燃煤电厂烟气除尘，联系详细地址：北京市海淀区紫竹院路120号 邮编：100097
论文作者:曲红建
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/21
标签：变电站论文; 箱式论文; 电除尘器论文; 箱体论文; 电场论文; 系统论文; 静电除尘器论文; 《电力设备》2018年第25期论文;