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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
1 工程現(xiàn)狀及供電負(fù)荷
該工程碼頭平面布置形式為突堤式布置，碼頭泊位長350m，寬54m，突堤南側(cè)布置7萬噸級專業(yè)泊位1個，設(shè)計年吞吐量500萬噸。港區(qū)主要工藝設(shè)備有：機(jī)械式連續(xù)卸船機(jī)1臺，16噸帶斗式門機(jī)2臺，托輥皮帶機(jī)4條，氣墊皮帶機(jī)22條，埋刮板機(jī)7條，斗提機(jī)2臺，電子灌包設(shè)備16套，計量稱2臺，散裝騎車設(shè)備2套，工藝流程達(dá)208個。碼頭工程筒倉作業(yè)區(qū)共建設(shè)12座鋼板筒倉，陸域部分生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助建筑物有碼頭轉(zhuǎn)運站、計量樓、灌包樓、轉(zhuǎn)接樓、廊道、泵房、空壓站、帶包倉庫、前方侯工樓等。供電部分為：改擴(kuò)建西港區(qū)中心變配電所1座、新建西港2#變電所、3#變電所2座。
碼頭港區(qū)原有西港區(qū)中心變電所1座，內(nèi)有10kV電纜進(jìn)線一路，設(shè)1000kVA的變壓器1臺。碼頭工程總負(fù)荷見表1。
表1 碼頭工程總負(fù)荷
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變配電所
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電力、照明總用電設(shè)備/kW
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總計算負(fù)荷/kVA
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西港區(qū)中心變電所
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656
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459
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西港區(qū)2#變電所
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10765
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7084
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西港區(qū)3#變電所
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4780
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3723
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2 供配電系統(tǒng)設(shè)計
該港區(qū)碼頭供電系統(tǒng)工程是根據(jù)總平面布置、裝卸工藝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等對供電可靠性的要求及以中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度指定的；該電力系統(tǒng)負(fù)荷性質(zhì)為二級；以供電的安全可靠、電能損耗低、節(jié)省投資、便于運行維護(hù)管理為原則；結(jié)合西港區(qū)遠(yuǎn)期規(guī)劃，土建及電氣工程設(shè)計中均考慮在滿足使用要求的前提下適度改造，充分利用原有變電所中的數(shù)量。
2.1中壓配電設(shè)計方案
各變電所中壓進(jìn)線電源均為雙電源；港區(qū)各變配電所的中壓配電系統(tǒng)以放射、環(huán)網(wǎng)相結(jié)合的方式。本系統(tǒng)中所有變電所中的中壓及低壓母線均采用單母線分段的接線。 變電所的進(jìn)線及饋出線均采用斷路器，確保上下級保護(hù)裝置動作相互配合，使保護(hù)裝置具有可選擇性。
配電所主接線圖如圖1所示。中壓配電柜采用SF6絕緣緊湊型開關(guān)柜，進(jìn)線及母聯(lián)采用真空開關(guān)，配置AM5-F進(jìn)線保護(hù)裝置，配有三段式定時限過流保護(hù)、兩段式零序定時限保護(hù)；母聯(lián)柜設(shè)電流速斷、過電流保護(hù)；進(jìn)線及母聯(lián)開關(guān)采取防并聯(lián)措施，即三個開關(guān)最多只能有兩個開關(guān)同時處于合閘位置。操作機(jī)信號電源為直流110V，65Ah。變壓器出線柜配AM5-T變壓器保護(hù)裝置，設(shè)有三段式定時限過流保護(hù)、變壓器高溫告警、超溫跳閘、門誤開跳閘；10kV電機(jī)出線柜配AM5-M電動機(jī)保護(hù)裝置，設(shè)有過電流、過負(fù)荷、接地故障、低電壓保護(hù)等。普通饋線柜配AM4-I微機(jī)保護(hù)裝置，設(shè)有定時限過流、反時限過流保護(hù)。
為實時、有效的計量線路的電能和考核管理，監(jiān)測回路電能質(zhì)量，在每個出線回路上配設(shè)了APMD系列電能質(zhì)量分析儀表。中壓配電設(shè)計中配置的各設(shè)備清單見表1。
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圖1 10kV配電圖
表1 中壓配電二次方案
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適用場所
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產(chǎn)品名稱
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產(chǎn)品型號
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具備功能
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10kV進(jìn)線柜
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線路保護(hù)裝置
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AM5-F
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三段式定時限過流保護(hù)、兩段式零序定時限保護(hù)
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變壓器出線柜
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變壓器保護(hù)裝置
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AM5-T
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三段式過流保護(hù)、高溫報警、超溫跳閘、FC閉鎖功能
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電機(jī)出線柜
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電動機(jī)保護(hù)裝置
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AM5-M
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過電流、過負(fù)荷、接地故障、低電壓保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)
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母聯(lián)柜
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備自投保護(hù)裝置
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AM5-B
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電流速斷、過電流保護(hù)
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10kV饋線柜
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饋線保護(hù)裝置
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AM4-I
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定時限過流、反時限過流保護(hù)
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各開關(guān)柜
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APMD系列儀表
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APMD710
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三相電流、電壓、功率、電能、電網(wǎng)頻率、零序電流、2-31次諧波、總諧波含量、復(fù)費電能統(tǒng)計、最大需量
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2.2低壓配電設(shè)計方案
本系統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)采用樹干式配電方式，對于筒倉的通風(fēng)、清倉、除塵、電動閘閥門等用電設(shè)備進(jìn)行分類組合至現(xiàn)場配電柜、分線箱、再經(jīng)柜、箱以放射式配電方式到各用電設(shè)備，以減少變電所的出現(xiàn)回路數(shù)，節(jié)省電纜，便于維護(hù)和故障查詢。
低壓系統(tǒng)的配電按圖2設(shè)計，變電所設(shè)在鋼筒倉的西南側(cè)，灌包站西側(cè)，內(nèi)設(shè)2臺2500kVA的變壓器，為轉(zhuǎn)運站、轉(zhuǎn)接樓、空壓樓、灌包樓、鋼筒倉等建筑物和構(gòu)筑物內(nèi)的所需供配電設(shè)備進(jìn)行供電。
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圖2 低壓配電圖
由于非線性負(fù)載的存在會產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)裝置誤動作，，造成不必要的供電中斷；諧波還會使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計量誤差，因為須有效的抑制諧波干擾。
本方案的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計時，在10kV/0.4kV進(jìn)線柜上裝設(shè)ACR330系列諧波監(jiān)測儀表，用于監(jiān)測2-31次諧波；進(jìn)線柜之后配置無功補(bǔ)償柜，其上裝設(shè)ARC系列無功補(bǔ)償投切裝置；在配電前端設(shè)置安科瑞公司的ANAPF有源濾波器，采用集中方式抑制諧波；在各出線柜上配置ACR330系列諧波監(jiān)測儀表，用于監(jiān)測2-31次諧波。APF濾波器以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時監(jiān)測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對于的反響分量并注入電力系統(tǒng)，實現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。具體抑制方案如圖3設(shè)計。低壓配電系統(tǒng)中的諧波抑制方案設(shè)備清單如表2。
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圖3 低壓配電系統(tǒng)諧波抑制方案
表2 低壓配電二次方案
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適用場所
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產(chǎn)品名稱
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產(chǎn)品型號
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具備功能
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0.4kV進(jìn)線柜
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多功能
諧波表
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ACR330ELH
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三相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、2-31次諧波分量，最大需量，電壓波峰系數(shù)，電話波形因子，電流K系數(shù)，電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量測量，485通訊
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無功補(bǔ)償柜
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無功補(bǔ)償
投切裝置
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ARC-12/J-T
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低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償、輸出路數(shù)有6、8、10、12四種規(guī)格；可選配開關(guān)量輸入與溫度控制
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諧波治理柜
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有源濾波器
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ANAPF100-400/A
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過電流、過負(fù)荷、接地故障、低電壓保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)
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0.4kV饋線柜
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多功能網(wǎng)絡(luò)儀表
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ACR220EL
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三相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能，最大需量，485通訊
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2.3對變電所的要求
功能上的要求：碼頭在港區(qū)中屬較復(fù)雜的工藝系統(tǒng)，工程又分為碼頭工程、筒倉續(xù)建工程、并分步實施。而對于新建變電所中土建要求一次性完成，新、老變電所、近期、遠(yuǎn)期供電系統(tǒng)容量的預(yù)留、配電間的預(yù)留等內(nèi)容均應(yīng)在供電系統(tǒng)工程中一次完成。
對建筑物綜合利用的要求：根據(jù)負(fù)荷的分步，本次工程新建2座變電所，同時改擴(kuò)建一個變電所。為減少港區(qū)建筑單體的數(shù)量、節(jié)省土地、設(shè)備、人力等資源，2#變電所是集變電、配電、控制、監(jiān)控、管理、指揮、辦公的中心。
變電所的要求：港區(qū)各變電所內(nèi)電氣設(shè)備均采用室內(nèi)布置，按無人值班設(shè)計。采用分區(qū)域、多變電所配有1套電氣值班人員方式，定期巡查。并借助于各變電所中設(shè)有Acrel-2000監(jiān)控系統(tǒng)級網(wǎng)絡(luò)儀表，確保供電系統(tǒng)的安全運行。
2.4電量監(jiān)測系統(tǒng)
為實現(xiàn)對港內(nèi)變配電所的中、低壓系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的遙測、遙信、遙控。在變配電站內(nèi)設(shè)置了Acrel-2000用戶端智能配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中、低壓配電系統(tǒng)里配置的ACR系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，微機(jī)保護(hù)裝置、工作站組成。
1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)配有Acrel-2000監(jiān)控軟件，能夠模擬碼頭變電所的供配電全網(wǎng)絡(luò)，提供遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、告警、跳閘、報表、事件記錄等功能。
2）系統(tǒng)主要功能
電站系統(tǒng)具有自動記錄電力參數(shù)變異的功能，當(dāng)事故發(fā)生時可以迅速了解故障原因，減少查詢時間，加速恢復(fù)正常供電，為各部門的用電提供安全可靠保障。通過該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可將卸船機(jī)、帶式輸送機(jī)、斗提機(jī)、埋刮板機(jī)等工藝設(shè)備的運行電量送至中控室內(nèi)的監(jiān)控操作站，并將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中，供管理系統(tǒng)使用。
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圖4 10kV碼頭工程ACREL2000監(jiān)測系統(tǒng)拓?fù)鋱D
3 線纜的選擇及敷設(shè)
1）電纜的選擇：對中壓配電線路的選擇按電纜額定電壓、額定電流及所在環(huán)境條件下確定截面，還應(yīng)對短路電流校驗其熱穩(wěn)定性是否滿足要求。
2）港區(qū)線路敷設(shè)：以變配電所為中心，供電、自控、工業(yè)電視、生產(chǎn)廣播調(diào)度系統(tǒng)的布線均分步至各建筑單體內(nèi)的用電點及被控點。戶外以電纜溝為主要路由，戶內(nèi)主要沿各皮帶機(jī)、鋼棧橋、廊道內(nèi)的電纜橋架敷設(shè)，局部穿鋼管敷設(shè)。強(qiáng)電、弱點電纜主要敷設(shè)特點：電纜共路由，分層敷設(shè)，盡量減少工程費用。
4 港區(qū)照明
采用高效節(jié)能光源和與之相配套的高效燈具，及節(jié)能型電器附件及控制裝置，為港區(qū)提供一個安全、舒適的照片環(huán)境。
1）在港區(qū)倉頂、倉底均采用安科瑞公司的LED工礦燈，純鋁鰭片式的散熱結(jié)構(gòu)，使得熱量更更好的散出，增加燈具壽命。
2）碼頭道路及皮帶機(jī)沿線采用安科瑞公司的LED路燈，外形采用三翼式設(shè)計，光亮更加均勻，光源采用的是45mil的大芯片設(shè)計，光源本身的亮度達(dá)100lm/w以上。
3）在港區(qū)40m高以上的建筑物上設(shè)置安科瑞公司的LED泛光燈，增加了防雷器，使得LED等不懼怕雷擊，全密封式設(shè)計，燈具不懼怕雨雪。
4）對皮帶機(jī)沿線，倉頂及倉底照明，采用變電所或中控室集中控制方式。
5）港區(qū)內(nèi)辦公室采用安科瑞公司的LED直管燈，一般辦公室以格柵燈為主，內(nèi)部搭配2-3根日光燈。
港區(qū)內(nèi)照明燈具一覽表見表3。
表3 港區(qū)照片燈具選型方案
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場所
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名稱
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型號
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外觀
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尺寸
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功能特點
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港區(qū)倉頂、倉底
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LED工礦燈
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JTDGK
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500*300mm
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純呂鰭片式散熱結(jié)構(gòu)，熱量能更好的散出，增加燈具壽命；采用自有COB燈頭封裝技術(shù)，高亮度；使用臺達(dá)變壓器。
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碼頭道路及皮帶機(jī)沿線
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LED路燈
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JTDLD
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880*330mm
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采用三翼式設(shè)計，使得在180°平面內(nèi)，光亮更加均勻；使用安科瑞自行封裝的防流光源，該光源采用45mil的大芯片設(shè)計，亮度達(dá)100lm/w以上；增加防雷器，且燈具全密封設(shè)計，不懼怕雨雪。
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港區(qū)40m高以上的建筑物
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LED泛光燈
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JTDFG
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86*114*88mm
185*225*126mm
236*290*183mm
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港區(qū)內(nèi)辦公室
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LED直管燈
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JTDZG
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60/90/120/150cm
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與傳統(tǒng)燈具外形相似，可完美替換，比傳統(tǒng)燈具節(jié)能50-70%；無頻閃，無紅外線、紫外線輻射；啟動迅捷，即開即亮無延時
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港區(qū)倉庫
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LED球泡燈
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JTDQP
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45*71mm
60*98mm
65*109mm
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與傳統(tǒng)節(jié)能燈相比節(jié)能40-90%
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5 結(jié)語
建設(shè)節(jié)約型港口，應(yīng)從源頭開始，從設(shè)計開始，充分利用現(xiàn)有資源，這在本港口碼頭項目實施中尤為突出，體現(xiàn)了節(jié)約型電氣設(shè)計理念。項目在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、布置、電纜敷設(shè)、運行管理、維護(hù)等方面，均達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。通過優(yōu)化設(shè)計，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性、靈活性、減少了投資，加快了進(jìn)度，為碼頭的正常生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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[2] JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].
[3] GB 50052-1995 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].
[4]安科瑞電氣股份有效公司.能效管理系統(tǒng)設(shè)計安裝圖冊.2013.11.1合訂本.
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電系統(tǒng)設(shè)計，Email: 2880157852@qq.com手機(jī)：13917437076 QQ: 2880157852
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