港口電氣工程設計的常見問題

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摘要：本文從供配電系統(tǒng)的設計、變電所的選址和布置、電纜敷設方式的選擇、電線電纜的選用、照明照度、室外配電柜（箱）、防雷接地等幾個方面分析了港口工程電氣設計中存在的問題，并提出了相應的解決措施，為工程高質量完成并交付使用提供了前期保障。

關鍵詞：供配電系統(tǒng)變電所電纜敷設電線電纜照明照度室外配電柜（箱）防雷接地

1．供配電系統(tǒng)的設計

供配電系統(tǒng)是整個電氣工程的核心，良好的供電系統(tǒng)在保障供電可靠性的同時，還能減少供電事故的發(fā)生。供配電系統(tǒng)的設計首先要確定工程的用電負荷等級，然后根據(jù)負荷等級確定高壓進線回路和高低壓母線的接線方式，在設計中經(jīng)常會遇到由于當?shù)毓╇姉l件限制，外部高壓電源不能滿足使用要求的情況，比如一、二級負荷需要由兩路高壓電源供電，但是有些地方條件不允許，只能提供一路高壓電源，那么對于一級負荷，我們就需要考慮設置相應的變電站；對于二級負荷則可以考慮采用柴油發(fā)電機作為備用電源。對于一、二級用電負荷，我們通常采用兩路高壓電源同時使用、互為備用，低壓采用單母線分斷的接線方式。但是對于當?shù)貤l件有限的二級負荷，也可以采用兩路高壓電源一備一用，低壓采用單母線不分段的接線方式。或者一路高壓電源供電，采用柴油發(fā)電機作為備用電源的接線方式。

2．變電所的選址和布置

變電所的設置牽扯的問題比較多，也是電氣設計中的重要組成部分，設計中經(jīng)常會碰到一些問題，比如：為了不占用港區(qū)堆場或其它場地而把變電所設置在港區(qū)的某個角落；對電纜出線回路較多的項目，不確定采用電纜溝還是電纜夾層；排水措施不到位，致使電纜泡水等問題。其實在符合規(guī)范的前提下，變電所應該盡量設置在負荷中心，這樣才能做到供電距離短，減少電纜長度和電壓損耗，節(jié)約電纜。變電所室內(nèi)盡量布置緊湊，節(jié)約空間。如果饋線電纜不是很多，采用電纜溝敷設就能滿足的情況下，盡量采用管溝敷設，但是對電纜出線較多，并且還有后期建設的項目，應盡量采用電纜夾層，電纜夾層不僅利于后期電纜的更換和維護，而且為后期增加電纜提供很多便利。不管采用哪種敷設方式，電纜夾層和電纜進出口必須采用有效的防水措施，方法有沿地下室的外墻內(nèi)側設置排水明溝和集水坑，在電纜進出口采用隔水設施等。

3．電纜敷設方式的選擇

港區(qū)常用的電纜敷設方式有直埋敷設、穿管敷設、橋架敷設、電纜溝和電纜隧道敷設等。這幾種敷設方式各有優(yōu)缺點，從技術上來講，電纜溝和電纜隧道敷設方式便于施工、維護和檢修，大大降低了反復開挖路面的情況和重復投資的次數(shù)，但電纜隧道初期投資巨大，并且排水、通風等方面要求較高，因此這種敷設方式在項目規(guī)模大，同路徑敷設電纜數(shù)量很多的情況下才考慮使用。穿管敷設分為排管包封和直接穿管敷設兩種方式，穿管敷設每間隔50-70m做一個電纜井，在拐角處做電纜井，由于這種方式在穿管保護電纜的同時，更換電纜比較靈活，也不用開挖路面，投資相對較少，因此是港區(qū)最為通用的敷設方式。相對來說，直埋敷設和電纜橋架敷設則是屬于經(jīng)濟型的敷設方式，直埋方式雖然經(jīng)濟，但不利于電纜的維護和檢修，一旦遇到電纜故障，即使使用測試儀測出故障點，也要開挖路面才能維修，非常不方便。電纜橋架通常在碼頭和引橋區(qū)等電纜不能采用埋設的情況下使用，橋架敷設安裝簡便、維修方便、敷設時考慮電纜的散熱即可。因此在設計中，對電纜敷設方式的選擇要結合實際情況，根據(jù)工程條件、環(huán)境特點、電纜型號和數(shù)量等因素，用發(fā)展的眼光，按照滿足運行可靠性、便于維護的要求和技術經(jīng)濟合理的原則確定。

4．電纜的選擇

電纜的選擇一般包括電纜型號和規(guī)格(導體截面)的選擇。

4.1電纜型號選擇

選用電纜時，要綜合考慮電纜的用途，敷設條件及安全性。根據(jù)用途的不同，可選用電力電纜、架空絕緣電纜、控制電纜等；根據(jù)敷設條件的不同，可選用塑料絕緣電纜、鋼帶鎧裝電纜、鋼絲鎧裝電纜、防水電纜、防腐電纜等；根據(jù)消防或安全性要求，可選用阻燃電纜、耐火電纜、無鹵阻燃電纜等。

4.2電纜規(guī)格選擇

確定電線電纜的使用規(guī)格(導體截面)時，一般應考慮發(fā)熱，電壓損失，經(jīng)濟電流密度，機械強度等選擇條件。根據(jù)經(jīng)驗，低壓動力線因其負荷電流較大，故一般先按發(fā)熱條件選擇截面，然后驗算其電壓損失和機械強度；低壓照明線因其對電壓水平要求較高，可先按允許電壓損失條件選擇截面，再驗算發(fā)熱條件和機械強度；對高壓線路來說，則應先按經(jīng)濟電流密度選擇截面，然后驗算其發(fā)熱條件和允許電壓損失；而高壓架空線路，還應驗算其機械強度。

5．照明照度

照明設施在港口的主要作用是為港區(qū)和碼頭的生產(chǎn)和生活提供照明，工作環(huán)境中亮度過低或者過高就會影響到人們的正常視力，有時候還會出現(xiàn)眩光的情況，這都會對生產(chǎn)和作業(yè)產(chǎn)生不利影響，因此照明設施的配置必須以合理和實用性為主，否則就達不到使用需求。要想達到理想的照明，必須選擇合適的照明照度，照度的選擇必須嚴格參照規(guī)范和相關規(guī)定，光源和燈具的選擇要符合實用、節(jié)能和經(jīng)濟性原則，以往港口室外照明主要以高壓鈉燈、金鹵燈等傳統(tǒng)光源為主，室內(nèi)照明主要以高壓鈉燈、熒光燈為主，隨著技術的進步，新型LED光源由于具有發(fā)光效率高、耗電量小、使用壽命長、工作溫度低、安全可靠性強、反應速度快、單元體積小、綠色環(huán)保等優(yōu)點，逐漸取代大部分傳統(tǒng)照明光源，成為新型的港口照明型式。

6．室外配電柜（箱）

港口室外配電柜（箱）大多采用金屬材料制成，在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)以下問題：（1）自身導電，存在安全隱患；（2）耐腐蝕性差，使用壽命短；（3）銹蝕嚴重，涂層易剝落，嚴重影響環(huán)境美觀。以上問題的出現(xiàn)主要有兩個方面的原因，一是電箱的制作材料選取不合適，二是IP等級選擇不合理。IP等級是針對電氣設備外殼對異物侵入的防護等級，IP等級由兩個數(shù)字組成，第一個數(shù)字表示防塵，第二個數(shù)字表示防水，數(shù)字越大表示其防護等級越佳。相關規(guī)范規(guī)定室外電源進線箱防護等級不低于IP54，防水配電防護等級可按這個標準作參考，配電箱IP值越高說明防水等級越高。由于港口經(jīng)常遭受臺風的影響，在設計中，配電柜（箱）的安裝高度、防護等級和制作材料都要考慮，目前港口室外配電柜（箱）的防護等級已經(jīng)可以做到IP67或以上，配電柜（箱）密封也非常好，既防水也防灰塵等，而且還耐酸耐堿，防水配電箱的箱體材料采用優(yōu)質的冷軋鋼板靜電噴塑處理，采用全絕緣防護。

7．防雷接地

防雷接地設計是港口工程中必不可少的一部分，防雷接地設計不合理會直接造成安全隱患，危及港口人身安全。因此必須引起重視。在設計之前，需對工程所在地區(qū)的雷擊情況進行詳細的了解，確定一年中的平均雷擊次數(shù)，而后根據(jù)規(guī)范確認防雷等級，然后再進行詳細的設計，而不是根據(jù)經(jīng)驗或者推測直接確定防雷等級，這樣反而會引起一系列的錯誤。在碼頭接地中，我們常用碼頭沉箱或樁基內(nèi)的鋼筋作為接地引下線，采用扁鋼或圓鋼作為接地連接線，而類似游艇和浮躉這樣的碼頭，由于碼頭是通過滑輪掛在樁上上下浮動的，是無法采用扁鋼或圓鋼作為接地連接線和采用樁基作為引下線的，最好的做法就是采用有撓性的銅芯線作為接地連接線，如果接地電阻不能滿足要求，則在岸上加打接地極。以上從幾個方面對港口工程電氣設計中存在的問題進行了分析和提出了相應的解決措施，為了保證施工質量，避免浪費成本，保證施工進度，所有電氣專業(yè)可能存在的問題要以施工前的預防為主，設計人員不但要在設計的過程中做好自查和把關，而且要做好檢查記錄，及時發(fā)現(xiàn)問題及時改正。以確保工程高質量完成并交付使用。

作者：宋曉莉 單位：廣東省航運規(guī)劃設計院有限公司