港口電氣工程設(shè)計的常見問題
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摘要：本文從供配電系統(tǒng)的設(shè)計、變電所的選址和布置、電纜敷設(shè)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(shè)計中存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決措施，為工程高質(zhì)量完成并交付使用提供了前期保障。
關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng)變電所電纜敷設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置相應(yīng)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?；蛘咭宦犯邏弘娫垂╇?，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(shè)置牽扯的問題比較多，也是電氣設(shè)計中的重要組成部分，設(shè)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(shè)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(yīng)該盡量設(shè)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(shè)就能滿足的情況下，盡量采用管溝敷設(shè)，但是對電纜出線較多，并且還有后期建設(shè)的項目，應(yīng)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(shè)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(cè)設(shè)置排水明溝和集水坑，在電纜進出口采用隔水設(shè)施等。
3．電纜敷設(shè)方式的選擇
港區(qū)常用的電纜敷設(shè)方式有直埋敷設(shè)、穿管敷設(shè)、橋架敷設(shè)、電纜溝和電纜隧道敷設(shè)等。這幾種敷設(shè)方式各有優(yōu)缺點，從技術(shù)上來講，電纜溝和電纜隧道敷設(shè)方式便于施工、維護和檢修，大大降低了反復(fù)開挖路面的情況和重復(fù)投資的次數(shù)，但電纜隧道初期投資巨大，并且排水、通風(fēng)等方面要求較高，因此這種敷設(shè)方式在項目規(guī)模大，同路徑敷設(shè)電纜數(shù)量很多的情況下才考慮使用。穿管敷設(shè)分為排管包封和直接穿管敷設(shè)兩種方式，穿管敷設(shè)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(shè)方式。相對來說，直埋敷設(shè)和電纜橋架敷設(shè)則是屬于經(jīng)濟型的敷設(shè)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(shè)的情況下使用，橋架敷設(shè)安裝簡便、維修方便、敷設(shè)時考慮電纜的散熱即可。因此在設(shè)計中，對電纜敷設(shè)方式的選擇要結(jié)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(shù)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(dǎo)體截面)時，一般應(yīng)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(yīng)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(yīng)驗算其機械強度。
5．照明照度
照明設(shè)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(shè)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(guān)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(shù)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(yīng)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(dǎo)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(shè)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(guān)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(fēng)的影響，在設(shè)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(zhì)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(shè)計是港口工程中必不可少的一部分，防雷接地設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計中存在的問題進行了分析和提出了相應(yīng)的解決措施，為了保證施工質(zhì)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(yù)防為主，設(shè)計人員不但要在設(shè)計的過程中做好自查和把關(guān)，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(zhì)量完成并交付使用。
作者：宋曉莉 單位：廣東省航運規(guī)劃設(shè)計院有限公司
