燃气锅炉房的电气与控制

燃气锅炉房的电气与控制

本文主要讲述了燃气锅炉房的电气系统和控制系统；系统的介绍燃气锅炉房的配电、接地、照明、消防和控制系统的应用及相关问题。

标签：燃气锅炉房；电气系统；控制系统；配电；接地；照明；消防

0 引言

锅炉房是指锅炉以及保证锅炉正常运行的辅助设备和设施的综合体。锅炉主要使用的燃料有煤炭、燃油和燃气这三种。燃气锅炉房的燃料主要是天然气，天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏会立即向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。

采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善大气质量。因此我国在不断推进燃煤锅炉房改为燃气锅炉房的煤改气工程。

燃气锅炉房的电气与控制系统包括配电系统、接地系统、照明系统、消防报警系统和控制系统。

1 燃气锅炉房的配电系统

燃气锅炉房的配电主要是0.4kV的低压配电，在规范中低压是指低于1kV 的电压。锅炉房的负荷分级一般为二级或三级，区域锅炉房一般为二级负荷，民用锅炉房和独立锅炉房受供电条件限制一般是三级。二级负荷是指两回路供电，两回路一般来自一个变电所的两段不同母线，双电源是来自两个不同的变电所。双回路电源给锅炉房供电时可以有两套方案，方案一是用一台进线柜，进线柜内装一台双电源切换的转换开关，锅炉房的所有用电设备都从开关后的母线上取电。该方案优点是控制简单，电气设备少，投资小；缺点就是受转换开关额定电流的限制，用电设备的容量不能过大。方案二与变电所的双路进线一致，每一路电源配一个进线柜，形成两个0.4kV的低压母线，母线之间通过联络柜联接，每段母线给不同的锅炉设备供电。该方案优点是能够给大型的设备供电，而缺点就是控制复杂，电气设备较多，投资较大。这就需要设计人员根据锅炉房的规模，用电设备容量的大小及工程投资来确定具体采用哪种配电方案。三级负荷供电只有一路电源，但要注意从杆塔引入变压器的电缆长度应不小于15m。

锅炉房的负荷计算通常有两种计算方法：需要系数法和利用系数法。具体的计算方法见《工业与民用配电设计手册》第三版，但在计算时要特别注意设备功率和计算功率的区别，尤其是一些特殊的电气设备其铭牌上标注的功率不是该设备的设备功率，要通过换算才能等效为设备功率。

需要系数法的计算精度能够满足工程需要。计算时要注意同时系数的确定，系统总的需要系数是反算回去得到的而不是查表得出的。

锅炉房的总用电量计算要根据所在地区采暖时间及供暖的性质确定。一般情况下北京地区的采暖时间为122天，这是普通居民供暖的时间。医院、养老院、幼儿园、学校及一些特殊的生产企业供暖时间要比122天长。

2 燃气锅炉房的接地系统

燃气锅炉房的接地分为四种：系统接地（工作接地）、保护接地、雷电保护接地和防静电接地。

以上四种接地都在燃气锅炉房的接地系统中有所体现，因此要熟悉其定义并能在实际工作中区分这四种接地。接地系统不同其接地电阻也不同。

2.1 系统接地

系统接地：在电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地（如中性点直接接地或经其他装置接地等）。低压系统接地的型式可分为TN、TT和IT三种。

TN系统在电源处有一点直接接地，装置的外露可导电部分应经PE线接到接地点，按照PE线和N线是否单独设置分为TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S 系统三种。TT系统应只有一点直接接地，装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上。IT系统的所用带电部分应与地隔离，或某一点通过阻抗接地；IT系统的外露可导电部分，应被单独地或集中地接地。燃气锅炉房的接地一般采用TN-S系统。

2.2 保护接地

保护接地：电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。

等电位联结是保护接地的具体表现。等电位联结的目的就是为了降低接触电压，使接触电压降低到限值以下，从而达到保护人和设备的安全。等电位联结共有三种：总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。

燃气锅炉房中具有金属外壳的设备可分为两种：一种叫做外露可导电部分，另外一种叫做外界可导电部分。

外露可导电部分：设备上能触及到的可导电部分，它在正常情况下不带电，但在基本绝缘损坏时会带电。这里的“设备”指的是电气设备，如循环水泵、补水泵和给水泵等。

外界可导电部分：非电气装置的，且易于引入电位的可导电部分，该电位通常为局部电位。非电气装置指的是非电气设备且具有金属外壳的装置，如金属水箱、锅炉本体和烟气冷凝器等。

对于防触电等级为I类的电气设备，其金属外壳已通过PE线同进线电源配电柜处的PE母排相连，所以其金属外壳是不用再作等电位联结。

2.3 雷电保护接地

雷电保护接地：为雷电保护装置（接闪杆、接闪线和接闪带等）向大地泄放雷电流而设的接地。

正象其定义的一样，这种接地是为了防止雷电对建筑物和设备及人员的伤害。燃气锅炉房的防雷等级应划为第二类防雷建筑物，按照第二类防雷建筑物采取相应的防雷措施。燃气锅炉的烟囱一般为金属材料并高于锅炉房屋顶15m以上，因此需要设置接闪杆。锅炉房的屋顶为钢筋混凝土结构时需要设置接闪带，屋顶为金属结构时可利用其作接闪带。接闪杆、接闪带等接闪器要通过引下线与接地网可靠连接并做等电位联结。每根专设引下线的冲击接地电阻不大于10Ω。一般来说接地电阻越低，防雷得到的改善越多。但不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大。考虑到已采取严格的各种金属物与防雷装置之间的连接和均压措施，故不必要求很低的接地电阻。有爆炸危险的露天钢制封闭气罐，当其高度小于或等于60m、罐顶壁厚不小于4mm时，或当其高度大于60m、罐顶壁厚和侧壁厚均不小于4mm时，可不设接闪器，但应接地，且接地点不应少于2处，两接地点间距离不宜大于30m，每处接地点的冲击接地电阻不应大于30Ω。架空管道每隔20m～25m应接地1次，接地电阻不应超过30Ω。

接闪器主要是为了防止直击雷，却不能防止感应雷的危害。在锅炉房的电源配电柜中一般要安装电涌防护器（Surge Protective Device，简称SPD），SPD的主要作用是为了防止雷电感应电流对锅炉房内电气设备的破坏。SPD的电压保护水平（V oltage Protection Level，Up）值应小于或等于2.5kV，其含义就是将雷电冲击过电压降低到2.5kV以下；SPD的最大冲击电流Iimp应等于或大于12.5kA，对于一般的锅炉房Iimp选40kA。与SPD串接的保护电器应该选熔断器而不是断路器，熔断器的额定电流应由SPD的厂家提供。建筑物中的接地系统一般为TN-C-S系统，由于在配电柜中PE线和N线被就地短接，所以只需在相线和PE 线间安装第一级3个SPD。

埋地的燃气管道从外部进入燃气锅炉房的计量间出地面后，应作防雷等电位连接，具体做法就是在燃气管入户后5m内的法兰盘连接处插入一个绝缘板使户内的燃气管与大地隔离。但雷电冲击电压可能击穿该处间隙而迸发电火花。因此须在法兰盘两侧跨接一放电间隙（SPD），使电火花在燃气管外发生以消除爆炸危险。

2.4 防静电接地