第九章　电气系统

第九章　电气系统

9.1.1　垃圾焚烧厂生产的电力应接入地区电力网，其接入电压等级应根据垃圾焚烧厂的建设规模、汽轮发电机的单机容量及地区电力网的具体情况确定。有发电机电压直配线时，发电机额定电压应根据地区电力网的需要，采用6.3kV或10.5kV。

垃圾焚烧厂以何种电压等级接入地区电力网，涉及地区电力网具体情况、机组容量等因素。目前，我国生活垃圾焚烧厂配置的汽轮发电机组单机容量多为25MW及以下，总装机容量不超过50MW。根据此种配置，接入电力网电压不宜大于110kV。当有发电机电压直配线时，发电机额定电压应根据地区电力网的需要，一般采用6.3kV或10.5kV。当发电机与主变压器为单元连接，且有厂用分支线引出时，多采用6.3kV。当然，接入地区电力网的电压等级，必须要与当地电力部门协调，方可最终确定。

9.1.2　需要由电力系统经主变压器倒送电，当电压不满足厂用电条件时，变压器可采用有载调压的方式。

垃圾焚烧厂无内部电源时，焚烧线应能在外部电源支持下连续运行。但由于垃圾焚烧厂一般处于电力系统末端，电压水平相对不稳定，当经主变压器倒送电，且系统电压降落或波动不满足厂用电要求时，如波动范围超过±5％，可采用有载调压装置。

9.1.3　发电机电压母线，宜采用单母线或单母线分段接线方式。

9.1.4　利用垃圾热能发电时，发电机和励磁系统选型，应分别符合现行国家标准《透平型同步电机技术要求》GB/T 7064和《同步电机励磁系统》GB/T 7409.1～7409.3中的有关规定。

《小型火力发电厂设计规范》规定为：每段上的发电机容量为12MW及以下时，宜采用单母线或单母线分段接线，每段上的发电机容量为12MW以上时，可采用双母线或双母线分段接线。生活垃圾焚烧厂的汽轮发电机组，目前国内配置1～2台套，单机最大容量1.2MW，所见国外报道大多配套设置1台套，最大容量50MW左右，具有数量少，单机容量小，出线回路较少的特点。采用单元制接线不经济，双母线与单母线分段相比较，运行相对灵活，但投资高。故规定发电机电压母线采用单母线或单母线分段接线方式。

9.1.5　高压配电装置、继电保护和安全自动装置、过电压保护和接地的技术要求，应分别符合现行国家标准《3～110kV高压配电装置设计规范》GB 50060、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 50062、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620和《交流电气装置接地》DL/T 621中的有关规定。

发电机和励磁系统选型，高压配电装置、继电保护和安全自动装置、过电压保护和接地的技术要求，需要执行按国家和电力系统的相关规定。

9.2.1　垃圾焚烧厂用电接线设计应符合下列要求：

1.高压厂用电压可采用6kV或10kV。设有发电设备时，高压厂用电压宜与发电机额定电压相同。

由于高压电动机数量及容量较少，发电机及高压厂用母线不宜设置两种电压等级。汽轮发电机组的规模取决于焚烧处理的生活垃圾的特性与数量。如上海江桥垃圾焚烧厂日处理生活垃圾1500t，设计点的垃圾低位热值6279kJ/kg，配置2×12MW机组；上海浦东垃圾焚烧厂日处理生活垃圾1000t，设计点的垃圾低位热值5850kJ/kg，配置2×9MW机组；厦门环卫综合处理厂日处理生活垃圾400t，设计点的垃圾低位热值5850kJ/kg，配置2×6MW机组；深圳环卫综合处理厂日处理生活垃圾450t，实际垃圾低位热值约5000kJ/kg，配置1×4MW机组。目前，国内在建垃圾焚烧厂多按每条焚烧线配置1台厂用变压器，公用设施配置1台变压器。国内在建垃圾焚烧厂用电动机的电压等级均不超过380V。根据国内垃圾焚烧厂建设情况，并参考大量国外垃圾焚烧厂发配电的情况，特规定发电机出口电压应根据发电机、厂用变压器、高压电动机及电力电缆等设备运行参数、价格等多方面因素综合比较确定。

2.高压厂用母线宜采用单母线接线，接于每段高压母线的垃圾焚烧锅炉的台数不宜大于4台。

目前国内外运行和在建垃圾焚烧厂电气接线，多为单母线接线。如西班牙马约卡垃圾焚烧厂日焚烧能力为3×500t，配置1台34.1MW的凝汽式汽轮发电机组，发电机电压母线为单母线接线。3条焚烧线的厂用变压器高压电源均引自发电机的电压母线，向厂用电负荷供电。国内深圳垃圾焚烧厂现有3×150t垃圾焚烧线，1台4MW汽轮发电机组；龙岗垃圾焚烧厂设3×100t的垃圾焚烧线，1台6MW汽轮发电机组，均设发电机电压母线，单母线接线，为3条线供电。通过对国内外焚烧厂的调研认为，每段高压母线引接3～4条焚烧线用电负荷，可满足可靠性运行要求。

对接入系统、主接线及厂用电系统综合考虑，当设有2台及2台以上发电机时，可采用单母线分段接线。为方便焚烧厂的运行管理，简化电气接线，不推荐双母线或双母线分段接线方式。

3.低压厂用母线应采用单母线接线。每条焚烧线宜由一段母线供电，并宜设置焚烧线公用段，每段母线宜由1台变压器供电。

4.当全厂有2个及以上相对独立的、可互为备用的高压厂用电源时，不宜设专用高压厂用备用电源。当无发电机母线时，应从高压配电装置母线中电源可靠的低一级电压母线引接，并应保证在全厂停电情况下，能从电力系统取得足够电力。当技术经济合理时，专用备用电源也可从外部电网引接。

5.厂区高压备用变压器的容量，应根据焚烧线的运行方式或要求确定。厂区低压备用变压器的容量，应与最大1台低压厂用工作变压器容量相同。

通过对国内现有垃圾焚烧厂负荷统计，当单台垃圾焚烧锅炉容量小于300t/d时，低压母线以焚烧线为单元分段或分组，厂用变压器容量配置合理，运行方式较灵活。当设有应急柴油发电机组时，可设保安公用段，向全厂Ⅰ类负荷供电。正常工作时，厂用变压器可分列运行，也可并列运行，由发电机经厂变供电，当工作段电源均断电时，柴油发电机组启动，向保安公用段供电。当单台焚烧锅炉容量大于300t/d，根据负荷统计，应按照焚烧线分段，为使接线及运行方式更为合理，还需单独设置焚烧公用段，每段应由1台变压器供电。“从外部电网引接专用线路”作为高压厂用电备用电源系指，焚烧厂中有一级升高电压，向电网送电，而焚烧厂附近有较低电压等级的电网，且在垃圾焚烧厂停电时，能提供可靠电源。此时，可从该网引接专用线路作为备用电源，而不再需要设置柴油发电机组作备用电源。当厂内高压电源失去以后，焚烧线的运行方式与汽轮机旁路的容量设置相关，高压备用电源容量应满足此时的焚烧线运行要求。

6.高压厂用电系统接地电容电流小于7A时，中性点接地可采用高阻接地方式或不接地方式；当接地电容电流大于等于7A时，中性点接地可采用低阻接地方式或不接地方式。

《继电保护和安全自动装置技术规程》GB 14285的规定：“单相接地电流为10A及以上时，保护装置可动作于电动机跳闸；单相接地电流为10A以下时，保护装置可动作于跳闸或信号”。在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620中规定：“高电阻接地的系统设计应符合R0≤XCO的准则，以限制由于电弧接地故障产生的瞬间过电压。一般采用接地故障电流小于10A。低电阻接地系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流。对中性点经高阻接地方式而言，为满足间隙性电弧接地故障时的暂态过电压不超过2.5～2.6倍额定相电压的要求，其允许的接地电容电流应为。”因此，条文规定为7A。

对于不接地方式，国内对单相间隙性电弧接地时，过电压倍数的测试表明，一般为3倍左右。通过对中性点不接地的发电厂高压厂用电系统的抽样调查的37次单相接地故障中，有三次发展为相间短路，说明高压厂用电系统能承受此过电压水平，故规定可采用不接地方式。

7.发电机与主变压器为单元连接时，厂用分支上应装设断路器。

发电机的厂用分支线上装设断路器，可以提高垃圾焚烧厂用电的独立性，从而提高其可靠性，当发电机退出运行，焚烧线可通过备用电源继续运行。

8.接有Ⅰ类用电负荷的高压和低压厂用母线，应设置备用电源。备用电源采用专用备用方式时，应装设自动投入装置。接有Ⅱ类用电负荷的高压和低压厂用母线，备用电源宜采用手动切换方式。Ⅲ类用电负荷可不设备用电源。

焚烧厂用电负荷按生产过程中的重要性可分为：

Ⅰ类负荷：短时（手动切换恢复供电所需的时间）停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿、垃圾处理量或发电量大量下降的负荷。

Ⅱ类负荷：允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。

Ⅲ类负荷：长时间停电不会直接影响生产的负荷。

0Ⅰ类负荷：在机组运行期间以及停运（包括事故停运）过程中，甚至停运以后的一段时间内，需要连续供电的负荷，也称为不停电负荷。

0Ⅱ类负荷：在机组失去交流厂用电后，为保证机炉安全停运，避免主要设备损坏，重要自动控制失灵或推迟恢复供电，需保证持续供电的负荷，由蓄电池组供电。

目前引进设备MCC供电的负荷，既包括有Ⅰ、Ⅱ类负荷，也有部分Ⅲ类负荷。由于国内外设计思想的差别，接有Ⅰ、Ⅱ类负荷的MCC的供电是否必须双电源双回路供电，成为一个值得探讨的问题。当电动机中心远离动力中心，应对引进MCC的设备配电、控制方式提出要求，区分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷电动机的配电形式。当电动机中心与动力中心相邻，可将Ⅰ类负荷与Ⅱ、Ⅲ类负荷分开供电，即接有Ⅰ类负荷的MCC不允许接有Ⅱ、Ⅲ类负荷。对仅接有Ⅰ类或Ⅱ、Ⅲ类电动机的MCC采用专用单电源回路供电，电源直接接自动力中心，MCC上安装进线隔离开关。这样，当接有Ⅱ、Ⅲ类负荷的MCC发生故障，并不影响Ⅰ类负荷的供电，对Ⅰ类负荷而言，由于低压备用变压器为自动投入，仍可保证其双电源供电，从而保证了Ⅰ类负荷供电的可靠性。当Ⅰ类负荷出现问题，无论是一回出线、还是多回出线，停炉都在所难免，并不因多一回电源进线而更可靠。

垃圾焚烧厂用电包括下述几部分用电内容：

1.焚烧线部分：包括垃圾焚烧锅炉、燃烧空气系统、烟气净化系统、除渣系统、除飞灰系统。

2.垃圾输送与储存部分：包括称量系统、垃圾破碎、垃圾抓斗起重机、卸料门等。

3.发电与热力系统部分：包括汽轮发电机及辅机系统、热力系统、二次线及继电保护、自动装置等。

4.公用工程部分：包括循环水系统、压缩空气系统、供油系统、化学水处理系统、污水处理系统、消防系统、采暖通风及空调系统、直流系统、UPS系统、自控系统、照明系统、化验与维修等。

焚烧厂厂用负荷分类详见表4-31。

9.低压厂用工作变压器数量为6台及以上时，低压厂用备用变压器可设置2台。

10.厂用变压器的选择，应使厂用工作电源与备用电源接线组别一致，低压厂用变压器宜采用干式变压器，接线组别宜为D，yn11型。

11.低压厂用电接地应采用TN-C-S或TN-S系统。

厂用变压器接线组别应一致，以利工作电源与备用电源并联切换的要求。低压厂用变压器建议采用D，yn11接线组别，考虑其零序阻抗小，单相短路电流大，提高保护开关动作灵敏度及提高承受三相不平衡负荷的能力。

低压厂用电接地方式有多种，9.2.1条第11款是据国内目前通行做法，对低压厂用电接地系统的规定。TN系统系指在低压配电系统中，电源有一点与地直接连接。负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过PE线与该点连接。TN-S系统系指在TN系统中，整个系统的中性线与保护线是分开的。TN-C-S系统系指在TN系统中，系统有一部分中性线与保护线是合一的。根据低压配电设计规范要求，低压厂用电采用TN-C-S或TN-S接地系统，是满足接地安全要求的。

9.2.2　垃圾焚烧厂宜装设一组蓄电池。蓄电池组的电压宜采用220V，接线方式宜采用单母线或单母线分段。

在蓄电池组负荷统计中，对断路器合闸冲击负荷，应按随机负荷统计。在与电力系统连接的条件下选择蓄电池容量时，交流厂用电事故停电时间宜按1h计；供交流不停电电源的直流负荷计算时间可按0.5h计。

设置蓄电池组向变配电设备或发电机的控制、信号、继电保护、自动装置和以保安动力负荷、事故照明负荷等供电。根据调查，垃圾焚烧厂全厂事故时，厂用电停电时间按30min计算蓄电池容量，即可满足要求。为了留有裕量，规定交流厂用电事故停电时间按1h计算，供交流不停电电源的直流负荷计算时间按0.5h计算。

9.3.1　电气网络的电气元件控制宜采用计算机监控系统。控制室的电气元件控制，宜采用与工艺自动化控制相同的控制水平及方式。

9.3.2　6kV或10kV室内配电装置到各用户的线路和供辅助车间的厂用变压器，宜采用就地控制方式。

9.3.3　采用强电控制时，控制回路应设事故报警装置。断路器控制回路的监视，宜采用灯光或音响信号。

9.3.4　隔离开关与相应的断路器和接地刀闸应设闭锁装置。

9.3.5　焚烧厂采用分散控制系统时，电气元件的监控宜进入计算机控制系统。

由于生活垃圾特性具有不稳定性，焚烧工况复杂，而且必须要符合日益严格的环保要求，国外曾做过实验，当投入自动化控制系统时，产生的过热蒸汽压力波动范围在±5％以内；当采用手动控制时，其波动范围为±15％～20％，而且操作人员的劳动强度很大。因此，对自动化控制水平要求高。相应电气网络自动控制水平要与焚烧控制水平协调一致，因此规范规定“宜采用与工艺自动化控制相同的控制水平及方式”。考虑到类似工厂的室内配电装置到各用户线路与厂用变压器控制方式的一般设置情况，规范第9.3.2条规定“宜采用就地控制方式”。第9.3.3条关于采用强电控制时，对控制回路设置事故报警的规定，可装设能重复动作，并能延时自动解除音响的事故信号和预告信号装置。为避免误操作，可按电力系统规定，合闸位置信号灯和按钮的颜色设定为红色，跳闸位置信号灯和按钮的颜色设定为绿色。第9.3.4条规定是按原能源部以能源保安［1990］1110号文《防止电气误操作装置管理规定》（试行）中的第十六条规定，高压开关柜及间隔式配电装置有网门时，应满足“五防”功能要求制定的。第9.3.5条是为避免误操作的规定，但如继电保护需要直接接入断路器的跳闸回路，以及自动准同期、自动电压调节、故障录波、厂用电源快速切换等必须要由专用装置实现的功能，可不进入计算机控制系统。

9.3.6　电气测量仪表装置的设计，应符合现行国家标准《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》GB 50063中的有关规定。

9.3.7　与电力网连接的联络线出口处应设置能满足电网四象限关口电度表。

四象限关口电度表系指带逆止器的电度表。用于向电网送电及从电网取得电源的电能计度。

电气测量仪表装置的设计，需要符合我国现行国家标准。对引进电气设备的测量仪表装置，也要符合我国的相关规定。第9.3.7条规定是依据电能计量要求及利用垃圾热能发电的特点，并调查电测量设备的实际情况制定的。

9.4.1　照明设计应符合现行国家标准《工业企业照明设计标准》GB 50034中的有关规定。

9.4.2　正常照明和事故照明应采用分开的供电系统，并宜采用下列供电方式：

1.正常照明电源，当低压厂用电的中性点为直接接地系统时，应由动力和照明网络共用的低压厂用变压器供电。事故照明宜由蓄电池组供电。

2.垃圾焚烧厂房的主要出入口、通道、楼梯间以及远离垃圾焚烧厂房的工作场所的事故照明，宜采用自带蓄电池的应急灯。

3.生产工房内安装高度低于2.2m的照明灯具及热力管沟、电缆通道内的照明灯具，宜采用24V电压供电。

4.手提灯电压不应大于24V，在狭窄地点和接触良好金属接地面上工作时，手提灯电压不应大于12V。

5.烟囱上装设的飞行标志障碍灯，应根据焚烧厂所在地航管部门要求确定。当烟囱顶部高出周围地面或附近建筑物的顶部45m以上时，必须在中间层加设障碍物灯；中间层灯与顶部灯，纵向间距不应大于45m。

垃圾焚烧厂的照明系统工程包括正常照明、局部照明、事故照明及飞行标志障碍灯等。对不同工作地点的照度要求，照明器的选择均需要按现行国家标准《工业企业照明设计标准》的规定执行。

考虑低压厂用变压器采用中性点直接接地系统，正常照明由动力、照明共用的低压厂用变压器供给。事故照明由蓄电池供给，而镉镍电池便于维护、安全，但价格较贵，因此推荐用于自带蓄电池的应急灯具用于下列场所，如：工房的主要出入口、通道、楼梯间及远离主工房的应急灯等处。

为了保证人身安全，防止电击事故，当照明灯具安装高度低于2.2m或在狭窄潮湿环境用照明，以及使用手提灯照明时，需要采用安全电压。若需要采用220V电压时，应采取防触电措施。烟囱上安装的飞行标志障碍灯，需严格按照航管部门设置障碍灯的要求，确保航空运输与焚烧厂的安全运行。

9.5.1　电缆选择与敷设，应符合现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的有关规定。

9.5.2　垃圾焚烧厂房及辅助厂房的电缆敷设，应采取有效的阻燃、防火封堵措施。易受外部着火影响区段的电缆，应采取防火阻燃措施。

9.5.3　同一路径中，全厂公用重要负荷回路的电缆应采取耐火分隔，或采取分别敷设在互相独立的电缆通道中的措施。

垃圾焚烧厂的电气配线主要有引接高低压干线、动力配线、控制电缆配线、照明配线及接地线等。对电缆选择与敷设工程需要符合现行国家标准《电力工程电缆设计规范》的规定。

考虑垃圾含有易燃物，防火、阻火十分重要，除采取防火的相应措施外，对电缆敷设应采取阻燃、防火封堵。目前，普遍采用的有防火包、防火堵料、涂料及隔火、阻火设施，在电力部门、电厂、变电站已广泛使用，效果良好。

9.6.1　厂区通信设备所需电源，宜与系统通信装置合用电源。

9.6.2　利用垃圾热能发电并与地区电力网联网时，是否装设为电力调度服务的专用通信设施，应与当地供电部门协调。

随着IT产业迅速发展，通信方式和通信设备相应有了很大变化。本规范仅就常用的通信方式需要采用的电源，以及与地区电力网联络方式作出一般规定。当利用垃圾热能发电，需要与地区电力网联网时，是否需要设置专用调度通信设施应与地方供电部门协商解决。