李文軍 張麗娟

（江蘇省淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司 江蘇 淮安 223005）

1 概述

淮安市清浦區(qū)福田泵站拆建工程是淮安市紅旗河排澇區(qū)域的重要組成部分。該區(qū)域現(xiàn)狀全部為城區(qū)，規(guī)劃設(shè)計流量為20.0m3/s?，F(xiàn)狀福田泵站排澇流量為2.40m3/s，遠不能滿足規(guī)劃排澇標準和實際排澇要求。

新建福田泵站設(shè)計排澇流量為Q=20.0m3/s，水泵選用4臺套1200QZ-100潛水軸流泵和2臺套900QZ-100G潛水軸流泵組合運用，配套電機單機容量分別為355kW和160kW，電壓等級為380V，其總裝機容量1740kW。該泵站設(shè)室內(nèi)專用變電所。

2 電氣設(shè)計

2.1 電源及供電線路

新建福田泵站為城市排澇泵站，屬于二級負荷，按雙電源電纜線路供電，工作電源接入福田泵站室內(nèi)變電所。供電電源以淮寧Ⅱ線為主，浦佳線為輔，互為備用。

2.2 電氣主接線比較

泵站共裝設(shè)六臺機組，電壓等級為380V，采用10/0.4kV供電方案。根據(jù)機組臺數(shù)和裝機容量擬定了兩種方案。

方案一：泵站設(shè)置兩臺主變，一臺站變。泵站10kV進線兩回，10kV側(cè)采用單母線分段接線，設(shè)置高壓聯(lián)絡(luò)柜，主變分別接在一段母線上，站變接在任何一段母線上。0.4kV側(cè)采用單母線接線，六臺機組接在一段0.4kv母線上。

方案二：泵站設(shè)置兩臺主變，兩臺站變。泵站10kV進線兩回，10kV側(cè)采用單母線接線，一路電源供一臺主變，一臺站變用電，兩路電源高壓側(cè)不聯(lián)絡(luò)。0.4kV側(cè)采用單母線分段接線，2組各3臺機組分別接在兩段0.4kV母線上。

方案二的優(yōu)點是運行靈活，可靠性高，投資較省，但與方案一接線較復(fù)雜，運行操作相對比較繁瑣。經(jīng)經(jīng)濟比較，考慮采用方案二。高壓系統(tǒng)圖見1。

2.3 站用電

圖1 高壓系統(tǒng)圖

圖2 低壓系統(tǒng)圖

福田泵站的主要運行方式為汛期排澇，非汛期機組停運采用自排洞自流排水。因此機組年運行時間較短，非運行期較長，但是站內(nèi)日常維護和部分附屬設(shè)備仍需用電，若非運行期仍用主變進行供電，變壓器損耗太大，為此，泵站設(shè)置2臺站變，一用一備，在非汛期停運主變，使用站變，保證站內(nèi)的日常用電。

根據(jù)計算，站用電負荷約為103kVA，采用125kVA,電壓等級為10/0.4kV。

2.4 電機啟動方式的確定

福田泵站選用的主變壓器容量為2500kVA，配套異步電動機6臺套，其中4臺單機容量為355kW，2臺單機容量為160kW。根據(jù)泵站設(shè)計規(guī)范的要求以及地方電力部門要求，減少尖峰電流，減小對電網(wǎng)沖擊，提高電能質(zhì)量。該站異步電動機的啟動方式確定采用軟啟動。

2.5 無功容量的確定

因泵站動力設(shè)備均為低壓異步電動機，運行時需要消耗大量無功功率，對整個供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量和電能損耗均有一定的影響。為此，必須要對其無功容量進行核算，以便確定相應(yīng)的補償方案。泵站主機系統(tǒng)的功率因數(shù)值按電機的功率因數(shù)數(shù)值進行計取，系統(tǒng)按補償?shù)?.90進行確定補償容量。

總無功負荷為：

式中，tanф1——補償前系統(tǒng)功率因數(shù)的正切值；

tanф2——補償后系統(tǒng)功率因數(shù)的正切值。

根據(jù)上述計算結(jié)果，該泵站工程無功容量需要為800kvar。

2.6 主要設(shè)備選擇

2.6.1 變壓器

為了能夠滿足變電所中任何一臺主變壓器，帶動泵站的全部負荷容量要求，主變壓器的容量，應(yīng)按泵站的全部裝機容量進行選擇。

根據(jù)以上計算結(jié)果，對照變壓器容量等級的化分，福田泵站總變電所的主變壓器容量選用2500kVA干式變壓器，能夠滿足使用要求。

2.6.2 泵站高低壓配電設(shè)備

（1）10kV高壓開關(guān)柜的選擇。由于真空開關(guān)的技術(shù)性能、使用壽命、市場普及、運行管理等，真空開關(guān)優(yōu)勢明顯其它類型的戶內(nèi)中壓開關(guān)。為便于提高泵站的設(shè)備檔次和安全可靠性，本工程選用知名品牌的真空開關(guān)。

該泵站高壓柜全套選用KYN型中置式開關(guān)柜。

（2）0.4KV低壓開關(guān)柜的選擇。該泵站低壓柜選用MNS型低壓開關(guān)柜。

（3）直流電源的選擇。為保證泵站10kV側(cè)高壓開關(guān)柜有一個安全可靠的操作電源，該站選用智能型直流電源柜，蓄電池的容量選用65Ah，事故負荷電流小于30A，合閘沖擊負荷電流小于480A，額定輸出電壓為直流0.22kV。該直流電源系統(tǒng)正常運行時，該電源由交流供給。在主電源故障的情況下，操作電源自動轉(zhuǎn)入免維護型鉛酸蓄電池屏供給，以保證10kV斷路器能夠可靠地跳閘。

2.7 主要電氣設(shè)備布置

福田泵站工程采用站變分開的設(shè)備布置形式，將變電設(shè)備均放置于控制樓內(nèi)，并根據(jù)使用功能的要求，設(shè)置低壓室、10kV高壓開關(guān)室、保護屏室和中控室。

其它輔機電氣設(shè)備，如啟閉機等控制箱，均全部就近布置于現(xiàn)場，其電源由泵站低壓配電室用電纜引來。

有微機控制要求的輔機設(shè)備，現(xiàn)場均要求配置帶有通訊接口的電動機綜合保護裝置，以利于接受后臺微機的操作指令并向上傳輸各種信息，以便于微機監(jiān)控系統(tǒng)的自動控制。

2.8 過電壓保護及接地

2.8.1 過電壓保護

根據(jù)10kV線路的防雷要求，在變電所進線鐵塔終端桿上設(shè)避雷針保護，并在變電所10kV進線端及母線上，均配置氧化鋅避雷器，以免所內(nèi)配電設(shè)備遭受直接雷和雷電侵入波的危害。為防止電動機免遭受操作過電壓的危害，在真空開關(guān)下端裝設(shè)氧化鋅避雷器保護。在變電所及泵站屋頂設(shè)置避雷帶，以消除雷直接雷對建筑物的危害。

2.8.2 接地

10kV線路終端桿上裝設(shè)避雷針，設(shè)置獨立的接地系統(tǒng)，接地電阻≤10Ω。室內(nèi)10kV開關(guān)柜、泵站的高、低壓配電裝置均接地網(wǎng)相聯(lián)?？傋冸娝慕拥匮b置要求在其底板下設(shè)一組由接地極和水平接地體組成，并通過建筑物的主筋與房子頂部四周裝設(shè)避雷網(wǎng)連接?？刂茦桥c主廠房的接地裝置，可不另設(shè)接地極和水平接地體，靠底板或邊墩內(nèi)的主筋和置于水中的砼作為自然散流體。并利用站身墩墻和構(gòu)柱內(nèi)的主筋連接作為引上線，引上至裝設(shè)在主廠房的頂部四周避雷網(wǎng)連接，其接地電阻要求不大于1Ω配置。并應(yīng)將電器設(shè)備的金屬外殼、橋架等與接地網(wǎng)連接。微機監(jiān)控裝置的接地裝置，不獨立配置接地系統(tǒng)，但引上線必需屏蔽，采用多股銅心屏蔽電纜與微機裝置相連。

3 結(jié)語

城市的防洪排澇問題已經(jīng)成為城市建設(shè)越來越嚴峻的問題，對供電可靠性提出了很高的要求，這也是對泵站的電氣設(shè)計提出的更高的要求。

本文討論了福田泵站電氣一次設(shè)計方案，為類似泵站的電氣一次設(shè)計提供參考。

[1]《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB50052-2009).

[2]《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》(GB50053-94).

[3]《35kV及以下客戶端變電所建設(shè)標準》（DGJ32/J14－2007）.