生活垃圾焚烧发电项目热工自动化部分设计说明书.doc

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1、生活垃圾焚烧发电项目热工自动化部分设计说明书1.1 概 述1.1.1 设计依据1) 黑山县生活垃圾焚烧发电厂建设运营移交项目协议书。2) 余发改能源文2013544号关于下发黑山县生活垃圾焚烧发 电项目可研评审意见的通知。3) 赣能新能函2013128号江西省能源局关于同意关于黑山县 生活垃圾焚烧发电项目开展前期工作的的复函及关于同意黑山县生活 垃圾焚烧发电项目前期工作相关内容变更的复函。4)赣能新能函2013号关于黑山县生活垃圾焚烧发电项目核准的通知(待批)。5)关于黑山县生活垃圾焚烧发电项目环境影响报告书审查意见的 函(待批)。6) 2013年4月18日永清环保股份有限公司与湖南省电力勘测

2、设计院 签订黑山县生活垃圾焚烧发电厂工程建设总承包合同，以及后续补充 合同。7)黑山县生活垃圾焚烧发电项目可研报告。8)黑山县生活垃圾焚烧发电项目初步设计计划。9)已签订的主、辅机设备合同。1.1.2工程规模 项目建设规模为3300t/d垃圾焚烧线，324t/h中温中压余热锅炉，总装机容量15MW(凝汽式汽轮机空冷发电机)。本期建设规模为垃圾额定处 理量2300t/d垃圾焚烧线，224t/h中温中压余热锅炉，19.0MW凝汽 式汽轮发电机组，预留1300t/d垃圾焚烧线扩建可能性。1.1.3 主设备概况及系统特点1.1.3.1 主设备及规范1)焚烧炉及余热锅炉本期工程拟采用两台300t/d焚烧

3、炉/余热锅炉，额定垃圾处理量为 300t/d，焚烧炉采用炉排炉型，中温中压参数，其主要技术参数：垃圾额定处理量：300t/d，单台炉 余热锅炉最大连续蒸发量：24t/h，单台炉 额定蒸汽出口压力：4.0MPa(g)额定蒸汽出口温度：400 锅炉给水温度：130 锅筒工作压力：4.22MPa(g) 锅筒工作温度：255 排污率：3% 排烟温度：200230 烟气空预器进口风温：100 2)汽轮机本工程一期拟设置1台中温中压凝汽式汽轮发电机组，其主要技术 参数：额定功率：9MW 新蒸汽压力：3.83MPa 新蒸汽温度：395 新蒸汽进汽量：45t/h 给水温度：130 抽汽级数：33)发电机 发电

4、机主要技术参数： 发电机额定功率：9MW 电压：1.5kV 转速：3000r/min 功率因数：0.8冷却方式：空冷1.1.3.3系统特点 1)主蒸汽系统本期工程按两炉一机配置，主蒸汽系统采用母管制系统。两台锅炉产 生的蒸汽先引往一根蒸汽母管集中后，再由该母管引往汽轮机和各用 汽处。2)主给水系统 给水管道采用母管制系统。2台锅炉共设置2台电动给水泵，正常工况下，1台运行，1台备用。 3)回热抽汽系统汽轮机具有三级非调整抽汽，第一级抽汽供给蒸汽-空气预热器，预 热锅炉一、二次风。第二级抽汽供给中压除氧器除氧，并加热给水至 130。第三级抽汽供给低压加热器加热凝结水。 4)凝结水系统凝结水管道采

5、用母管制系统。凝结水管道设2台凝结水泵，每台泵的 容量为最大凝结水量的110%，1台运行，1台备用。5)真空抽气系统 为保证凝汽器相应的真空，及时抽出凝汽器内不凝结气体，设置有射水抽气器。6)疏水系统 汽缸疏水、汽封管路疏水、抽汽管路疏水及调节阀杆疏水，引至疏水膨胀箱。277)锅炉疏水及放气系统 机组设置一台定期排污扩容器和一台连续排污扩容器，连续排污扩容后的蒸汽接至除氧器的汽平衡母管，其疏水排至定排扩容器；定排扩容器 扩容后蒸汽排入大气，疏水经冷却后排入定排坑。8)供油系统 本机组的供油装置采用集中供油方式，辅助油泵、事故油泵、冷油器、滤油器、吸油喷射管和有关管路配套件，集装在一个公共底盘上

6、。 9)循环水系统采用机力通风冷却塔循环冷却系统供水。循环水量主要包括凝汽器的 冷却水量，同时向汽机冷油器和发电机空气冷却器等其它设备提供冷却 水。为了保持较高的冷却效率和减少设备、管材金属的腐蚀，在循环水中 定期加阻垢剂和杀菌、除藻剂。10)燃烧系统 焚烧炉垃圾燃料通过抓斗将垃圾燃料抓送至焚烧炉排料斗，再经给料机推送至炉排上进行焚烧，炉排焚烧后产生的热量将被余热锅炉利用。每 炉给料系统配置1座料斗及2台给料机。一次风机抽取垃圾贮存池内的空气，可使池内压力维持在负压状态， 以防止臭气外逸。一次风经预热器加热至220后送入炉排下部进风室， 热空气将热值低、湿度大的垃圾有效地扰动。每台炉配置1台离

7、心式一次 风机。后燃烧室的二次空气由二次风机加压，并由二次风预热器预热后，作 为二次助燃风。二次风在炉膛喉部位置通过喷嘴以很高的速度喷入，可有效地扰动烟气，使垃圾中的未燃组分燃烧完全，同时延长了烟气在炉膛的 停留时间。每台炉配置1台离心式二次风机。从锅炉出来的烟气经烟气处理系统处理后，经引风机至烟囱排放。 经烟气处理系统处理的烟气，能满足国家生活垃圾焚烧污染控制标准(GB 18485-2014(二次征求意见稿)要求的各项污染物等排放要求。 本期工程每炉配置1台离心式引风机，1座双管钢烟囱，烟囱高度为80m。1.1.4热工自动化系统设计范围 本工程热工自动化系统设计范围包括：包括2300t/d

8、焚烧垃圾锅炉、19MW蒸汽轮发电机组及热力系统以及其全厂各辅助车间的仪表控制系 统的设计。1.2热工自动化水平和控制室(楼)布置1.2.1机组运行方式1.2.1.1本工程为新建生活垃圾焚烧发电项目，以发电为主，机组带基 本负荷。1.2.1.2 模拟量控制系统应满足功能组级自动化水平要求，实现在全负 荷范围内投入自动。机组的主要参数在全负荷范围内自动维持在最佳区域 内。对不能全负荷范围内投入自动的自动调节系统，至少应在焚烧炉及余 热锅炉不投油稳燃负荷范围内投入自动。1.2.2热工自动化水平1.2.2.1控制方式 根据垃圾电厂工艺流程和运行的特点，以及设备的配置情况，采用如下控制方式：1)设置全厂

9、集中控制室，对2条垃圾焚烧线、1台汽轮发电机组及相 应热力系统、厂用电系统和电气出线、部分辅助车间采用一套DCS进行集 中监视和控制。在集中控制室内以LED/键盘作为主要的监视和控制手段， 实现炉、机、电、辅(部分)统一的监视与控制。同时，还设有紧急按钮， 以便在DCS全部故障时，能进行紧急停炉、停机操作，并使炉内垃圾燃尽。 在控制室设置有炉膛火焰电视、汽包水位电视及全厂工业电视，可对焚烧 炉内燃烧过程、汽包水位以及全厂主要设备等进行监视。2) 对厂内一些相对独立的辅助系统，如垃圾渗沥液处理、生活污水 处理、补充水预处理、布袋除尘等，采用独立的控制设备(PLC)实现其监 控，采用通讯接口方式将

10、辅助控制系统与DCS进行通讯，正常运行时，在 集中控制室完成各辅助系统的监控。1.2.2.2自动化水平1) 自动化水平是根据垃圾焚烧电厂的特点确定的，应达到如下 目的： a) 在正常运行及启停过程中，均应使垃圾焚烧充分，达到全量燃烧。 b) 在燃烧过程中对有关参数进行调节，使烟气及废料的排放满足环境保护标准的要求。c)当焚烧线因故非正常停运时，由于炉内垃圾仍能自燃一段时 间，需维持锅炉的汽水循环，防止水冷壁等受热面过热变形。d)要求高可靠性和安全性，保证焚烧炉长期安全稳定运行。 e)充分利用余热发电，提高运行的经济性。f)改善运行人员的工作条件，减少现场操作监视人员，提高运行管理水平。2)自动

11、化水平如下：a) 采用分散控制系统(DCS)，以LED、专用键盘、鼠标以及彩色大屏 幕显示器为单元机组主要监视和控制手段，除机组启动前的准备工作和垃 圾卸投料及灰渣输送控制外，整套机组的启动、停止、正常运行和事故处 理均能在集中控制室内通过CRT及鼠标、键盘完成。b) 各辅助车间控制系统通过通讯接口与DCS相连，辅助车间正常运 行时实现无人值班。c) 本工程拟将发电机/变压器组和厂用电系统的控制纳入分散控制 系统，实现炉、机、电统一值班。d) 机组设计有较完善的数据采集系统(DAS)、模拟量控制系统 (MCS)、主辅机保护、联锁系统及以子功能组为主的顺序控制(SCS)，能满 足机组安全、经济运

12、行的需要。1.2.3集中控制室布置1.2.3.1集中控制室的位置 集中控制室布置在集控楼7m层，与集中控制室相邻且在同一标高的还有仪控电子设备间、工程师室、交接班室、会议室、电气保护室等。 1.2.3.2集中控制室及电子设备间布置1)在集中控制室内，主要放置运行人员操作台、操作员站、大屏幕 显示器、电视墙、火灾报警盘、打印机及值长台等。在电视墙上主要布置 汽包水位电接点二次表、炉膛火焰/汽包水位监视电视、全厂工业电视等。 在控制盘前面安装DCS操作员操作台，台上布置DCS的LED/键盘以及锅炉、汽机、发电机紧急停机按钮等。2)电子设备间主要布置DCS机柜、PLC机柜、DEH柜、ETS机柜、TS

13、I 机柜、全厂工业电视机柜、电源柜等设备。集中控制室的布置详见图43-NA004501C-K02(集控室和电子设备间布 置图)。1.2.4控制系统的总体结构1.2.4.1本工程控制系统主要由以下几大部分组成：(1) 全厂分散控制系统(DCS)(含炉、机、电、烟气处理系统、SNCR、 锅炉补给水处理系统、化学加药系统、综合水泵房系统、循环水泵房系统、 燃油泵房系统、除灰渣系统、空压站系统、补充水泵房等)；(2)垃圾坑抓斗控制系统；(PLC，与DCS通讯)(3)启动燃烧器系统；(与DCS硬接线交换信息)(4)辅助燃烧器系统；(独与DCS硬接线交换信息)(5)炉排液压单元驱动系统(PLC，与DCS通

14、讯及硬接线)(6)渣坑抓斗控制系统；(PLC，与DCS通讯)(7)锅炉吹灰控制系统；(与DCS通讯)(8)汽轮机控制系统(DEH)；(与全厂DCS系统软硬件一体化)(9)汽轮机紧急跳闸系统(ETS)；(与全厂DCS系统软硬件一体化)(10)汽轮机安全监视仪表(TSI)；(与DCS硬接线交换信息)(11)必要的后备操作设备(12)就地监视仪表及控制设备；(13)发电机同期装置(ASS)、励磁电压调节器(AVR)、机组保护装置以及厂用电源切换装置；(14)辅助车间PLC控制系统 垃圾渗沥液处理系统就地PLC控制，与全厂DCS无通讯； 生活污水处理系统、补充水预处理系统，与全厂DCS通讯。1.2.4

15、.2分散控制系统(DCS)的构成 分散控制系统(DCS)由控制站、通讯总线、人机接口设备(包括运行操作员站及工程师站)等三部分构成。(1) 控制站实现对工艺过程的数据采集(DAS)、闭环控制(MCS)、开 环顺序控制(SCS)及连锁保护等功能。控制站功能分散，控制器均按冗余 配置。(2) 通讯总线完成各站之间的数据通讯，实现数据共享，亦采用冗 余配置。(3) 操作员站是运行人员与控制系统的主要人-机接口，根据DCS的 监控范围，设置7套操作员站。各操作员站功能相同，均可监控全部工艺 系统。操作员站的配置数量将保证任一操作员站的故障不会导致人-机接 口功能的失去。(4) 工程师站主要用于控制策略

16、的组态和修改及参数的重新整定， DCS系统将设置3台工程师站。(5)人-机接口设备的配置a)操作员显示器(LED)/键盘7套b)记录打印机1台c)激光打印机3台d)工程师工作站3套e)历史站1套f)值长站1套1.2.4.3随主设备成套提供的独立控制系统，通过通讯接口与DCS连接， 可在DCS操作员站对其进行监控，并实现数据共享。与DCS系统通讯的系统 和设备主要有：1)垃圾抓斗控制设备；2)炉排液压单元驱动系统；3)锅炉吹灰程控系统1.2.4.4DCS的监视控制范围至少包括以下内容：1)垃圾焚烧线(包括焚烧炉、余热炉等)2)热力系统(包括除氧给水系统、疏水系统、蒸汽系统、循环水系 统等)3)汽

17、轮发电机组4)发电机-变压器组5)厂用电系统及10kV出线6) 辅助车间(包括烟气处理系统、锅炉补给水处理系统、化学加药 系统、综合水泵房系统、循环水泵房系统、燃油泵房系统、除灰渣系统、 空压站系统、补充水泵房等)由汽轮机厂成套提供DEH、ETS和TSI系统。DEH、ETS和全厂DCS 控制系统软硬件一体化。TSI和全厂DCS控制系统通过硬接线交换信息。 1.2.4.6发电机同期装置(ASS)、励磁电压调节器(AVR)、发变组保护装置以及厂用电源切换装置为专用装置，与DCS的信息交换为硬接线方式。 发变组及厂用电源系统的顺序控制由DCS完成。1.2.5控制系统可靠性措施1.2.5.1 冗余配置

18、1)重要的I/O通道冗余配置，并分别配置在不同I/O卡上。2)控制器及操作员站均采用冗余配置。3) 连接各分散处理单元、I/O处理系统、人机接口及系统外设等的 数据通讯总线冗余配置，冗余的数据通讯总线在任何时候都同时工作，保 证在各种运行工况下系统的实时性和响应时间。1.2.5.2分散控制系统备用容量1)通讯总线负荷率20%2)控制器CPU的负荷率60%3)操作员站CPU的负荷率40%4)存储器占用容量：内存50%外存40%5)I/O模件槽裕量15%6)I/O点裕量15%7)系统电源负荷裕量40%8)操作员站允许最大标签量至少应为系统过程I/O点数的200%1.2.5.3机组的重要保护和跳闸功

19、能采用独立的多个测量通道。跳闸回 路采取二取二或三取二逻辑。1.2.5.4分散控制系统监视和控制系统公用的I/O信息应首先引入控制系统的I/O通道，并通过通讯总线传送至数据处理和监视系统。控制系统 与机组保护系统都要用的过程信息，由各自的I/O通道分别引入。 1.2.5.5DCS与其它控制、保护装置之间的信息交换采用I/O通道时，采 取电隔离措施。1.2.5.6 对每个独立的控制对象，应考虑有投入运行的许可条件，以避 免不符合条件的投运，还应考虑“动作联锁”，以便在危险的运行条件下 使设备跳闸。1.2.5.7 设置分散控制自诊断的模拟诊断画面或报警窗，以便在分散控 制系统故障初期时，能够直观、

20、方便地将故障诊断信息显示，使其的故障 位置能尽快确定，提高系统的运行可靠性。1.2.5.8 当分散控制系统发生全局性或重大故障时，为确保机组紧急安 全停机，应设置下列独立于DCS的紧急事故操作手段：1)垃圾焚烧炉-余热锅炉紧急跳闸2)汽机紧急跳闸3)发电机紧急跳闸4)汽包事故放水门5)汽机真空破坏门6)直流润滑油泵7)交流润滑油泵1.2.5.9 设置高可靠、高电源品质的控制系统电源。1.2.5.10 为保证控制系统的可靠运行，控制系统的接地及输入、输出 线路的屏蔽与敷设按照控制系统的要求设计。1.3热工自动化功能1.3.1主要监视系统1.3.1.1数据采集系统(DAS) 数据采集系统至少应完成

21、以下功能:1)显示：包括操作显示，成组显示，棒状图显示，趋势显示等2)报警管理：报警显示，按报警区域，报警优先级，报警类型来管 理所有报警3)制表记录：包括定期记录，事故追忆记录，事故顺序(SOE)记录。 跳闸一览记录等4)历史数据存储和检索5)性能计算6)帮助指导1.3.1.2汽轮机安全监视仪表 汽轮发电机配备完整的安全监视仪表(TSI)包括: 1)汽轮机转速2)轴振动；3)轴向位移；4)零转速；5)胀差；6)热膨胀；1.3.2模拟量控制系统(MCS) 主要模拟量控制系统如下：1.3.2.1 焚烧线部分 1) 一次风量调节 2) 二次风量调节3)一次风温度调节4)二次风温度调节5)炉墙温度调

22、节6)炉排控制7)炉膛出口温度调节8)炉膛压力调节9)过热蒸汽温度调节10)汽包水位调节11)烟气NOX调节12)烟气SO2和HCL调节 13)滤沥液喷量调节1.3.2.2汽机发电机及公用部分1)由DCS控制：a)旁路一级减温、减压调节 b)旁路二级减温调节c)凝结水再循环流量调节 d)除氧器水位调节e)除氧器压力调节 f)低加水位调节g)闭式水膨胀水箱水位调节h)减温减压装置压力、温度调节 i)给水泵再循环流量调节2) DEH控制 汽轮机控制系统(DEH)可以实现汽机从盘车到带满负荷及正常运行的监视与控制；操作人员可以通过操作控制面板对汽机的目标转速、目标负 荷、升速率和升负荷率进行设定。可

23、控制主蒸汽压力，维持机组定压运行。 1.3.3顺序控制系统(SCS)按照工艺系统及主要辅机的要求划分成若干功能子组进行控制。操作 员能通过CRT /键盘对各子功能组进行顺序启、停，对其中的单个设备进 行启、停或开、关操作。1.3.3.1锅炉和汽机的辅机的控制系统1)焚烧线辅机系统包括: a)炉排漏灰系统b)锅炉灰渣输送系统 c)垃圾卸投料系统d)烟气处理系统e)活性炭储存和加入系统 f)风机系统g)锅炉定排系统2)汽机、热力系统和辅机 a)汽轮机润滑油系统；b)凝结水系统； c)汽机疏水系统；d)凝汽器抽真空系统； e)汽封系统；f)循环水系统；g)闭式循环冷却水系统； h)给水系统；3)除氧

24、给水与主蒸汽系统4)电气系统 a.厂用电系统； b.发电机变压器组1.3.4机组保护系统1.3.4.1机组保护系统包括：机组跳闸保护和局部保护1)机组跳闸保护包括： 事故停炉保护：当锅炉部分的跳闸条件出现时，保护系统能自动 切断进入焚烧系统的所有垃圾和其他燃料，关闭所有风机；(保护条件按 锅炉供货商提出的要求设计) 事故停机保护：当汽机发电机部分的跳闸条件出现时，保护系统 能关闭汽机主汽门、调节汽门及抽汽逆止门，投入旁路系统，此时可以不 停炉。2)局部保护主要包括：锅炉汽包水位保护；主蒸汽压力高(超压)保护；汽机防进水保护。1.3.4.2事故停炉保护功能在DCS中完成。事故停机保护功能由汽机厂

25、 供紧急跳闸系统(ETS)完成。1.3.4.3集中控制室操作台上设有紧急停炉按钮、紧急停机按钮和发电 机跳闸按钮。1.4热工自动化设备选型1.4.1基本原则 拟选用技术先进，性能稳定，经过运行考验的热工自动化设备，以满足机组安全，可靠，经济运行的需要。随主辅设备配供的仪表和控制装置， 由主机厂选型，设计院确认，要求确保实现预定功能，并充分考虑全厂仪 表和控制设备的统一，力求减少品种，方便维护和检修。1.4.2分散控制系统(DCS)1)选择分散控制系统时，应当根据机组的工艺特点及控制要求确定 功能范围，力求系统完善，先进适用。2)分散控制系统应选用标准接口，易于与其他系统的扩展。3)对DCS系统

26、，考虑配备必要的备件，以保证长期可靠地运行。1.4.3 常规仪表和控制设备 常规仪表和控制设备的选择拟选用技术先进，性能稳定，经过运行考验的仪表和控制设备。1)用于水质分析的仪表选用国产优质品牌。2)气体成份分析仪主要部件要求原装进口。3)压力、差压、流量、液位等变送器全部采用进口优质产品。4) 气动执行机构采用进口产品，按美国FISHER、意大利STI、ABB三 种品牌。5) 连续调节型电动执行机构按ROTORK、AUMA、SIPOS5等品牌，其它 类型阀门电动门控制装置(全开/全关型)按瑞基、澳托克等国产一线品牌 供货，设备的防护等级达到IP65以上。6) 热电偶采用双支绝缘铠装型K分度，

27、热电阻采用双支绝缘型Pt100 铂电阻。热电偶/热电阻采用国家科技部等五部委颁发重点新产品证书及 相当水平的优质国产产品。7)锅炉风量测量装置采用自清灰专用风量测量装置。8)电磁流量计、质量流量计、PH计选用进口品牌。9) 蒸汽流量测量不采用孔板测量，采用巴类或其它类型低压损的流 量计。10)高温仪表阀、过程开关均采用进口品牌。1.5 电厂辅助车间的热工自动化系统及设备选型1.5.1 辅助车间的控制系统1.5.1.1 为方便运行维护及备品管理，将辅助车间控制纳入DCS(垃圾渗 沥液处理系统、生活污水处理系统、补充水预处理系统采用PLC控制，留 有与全厂DCS的通讯接口)，全厂的主、辅系统由一套

28、DCS 来控制，不设常 规仪表。1.5.1.2 烟气处理系统、锅炉补给水处理系统、化学加药系统、除灰渣 系统、空压站系统的DCS机柜布置在集控楼7m层仪控电子设备间；净化站系统、循环水泵房系统、燃油泵房系统、补充水泵房的DCS柜和垃圾渗沥 液处理系统、生活污水处理系统、补充水预处理系统的PLC柜布置就地车 间的仪控设备室内。1.5.2设备选型 主要热工自动化设备的选型与主厂房保持一致；1.6 电 源1.6.1 主厂房内电源-交流380/220V电源； 热工配电箱电源，分别取自两个不同回路，两回互为备用； 点火装置电源；吹灰动力柜电源； 炉排液压控制柜电源； 全厂工业电视控制柜电源； 火灾报警控

29、制柜电源；-交流220V不停电电源； DCS电源；DEH电源； ETS电源； TSI电源；-热控总电源盘至各用户采用放射性供电方式。 1.6.2辅助车间电源各辅助车间的交流380/220V电源分别取自相应辅助车间的电气MCC。1.7热工自动化实验室 热工自动化实验室将按照火力发电厂热工自动化试验室设计标准配置设备和设计，热工试验室面积约为28.8m2。 1.8全厂工业电视本工程将设置炉膛火焰电视系统、汽包水位电视系统、全厂工业电视 系统，其中炉膛火焰电视/汽包水位电视随垃圾焚烧线主设备供货。在集 中控制室设置4台55寸液晶显示器，1台用于显示炉膛火焰电视/汽包水位 电视画面，3台用于显示全厂工

30、业电视系统画面。在集中控制室、主传达 室、垃圾吊车控制室、灰渣吊车控制室各设置1台客户端监控主机。全厂 工业电视共设置42个摄像头，主要监视以下区域：1)主厂房区域(18)2)辅助车间区域(10)3)厂区区域(5)4) 垃圾送料/堆放/卸料区域(6)5)除灰渣区域(2)1.9火灾报警控制系统1.9.1 全厂火灾报警控制系统设置形式及范围 本工程火灾报警控制系统采用智能型集中报警控制系统，采用上位机、集中报警器与区域报警器相结合的方式。 火灾报警控制系统覆盖全厂容易引起火灾事故发生的油、煤、气、电器设备、电缆等区域，系统功能包括火警检测、事故音响及广播以及消防 设备、空调通风设备等的联锁。全厂火灾报警控制系统覆盖 1)机组区域(含变压器区)；2)集中控制室、电子设备间、电气配电间；3)燃料输送系统；4)燃油泵房；5)材料库等区域。1.9.2 规程规范 本工程主要的设计、施工及验收规范如下(不限于此)：火灾自动报警系统设计规范(GB 50116-98)；火灾自动报警系统施工及验收规范(GB 50166-2007)；智能型火灾报警信息显示及疏散指示系统设计、施工及验收规范 (DB 43/487-2009)；电气装置工程施工及验收规范。