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        魚糧水庫電氣一次設計

        2015-08-19 08:34:06貴州省水利水電勘測設計研究院
        河南水利與南水北調(diào) 2015年4期
        關鍵詞:開關柜接線泵站

        □郭 艷(貴州省水利水電勘測設計研究院)

        1 接入電力系統(tǒng)方式

        根據(jù)水機及相關專業(yè)提供資料,舒家龍泵站含1,2#出水管線,經(jīng)這2 條出水管線分別將水提至640m 高位水池和569 m 高位水池,再從各自高位水池引至田間灌溉。本次設計中1#管線裝機容量為4×1250kW,三用一備;2#管線設計裝機容量為3×710kW,兩用一備。本泵站建成后的任務是灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水及農(nóng)村人畜引水,其性質(zhì)應屬三級負荷。

        根據(jù)目前收集到的江口縣電力系統(tǒng)資料知,現(xiàn)小龍?zhí)?5kV變電站主變?nèi)萘繛?×4000kVA,在近期內(nèi)將進行升級擴建。本泵站接入電力系統(tǒng)方式為:由小龍?zhí)?5kV 變電站引接一回專用線路,輸電線路型號LGJ-70,輸電距離約為3km,電壓等級為35kV。

        2 電氣主接線

        舒家龍泵站1,2#管線共設有7 臺工作水泵,由水機專業(yè)對水泵電機選型可知,本站7 臺水泵電動機可選用額定電壓為10kV 或者6kV 的同步電動機,由于本站采用35kV 進線,無論采用6kV 或10kV 電動機,均需配置降壓變壓器,二者的技術(shù)性能相近,但10kV 電機在價格上較6kV 電機貴15%左右,故本泵站水泵電機均采用額定電壓為6kV 的同步電動機,既能滿足泵站水泵運行要求,又能改善電網(wǎng)功率因素,從而節(jié)約能源。根據(jù)本站裝機容量及臺數(shù)、出線電壓及回路數(shù)、輸送容量及距離等,本著接線簡單、清晰、操作維護方便、運行靈活、技術(shù)可靠等原則,舒家龍泵站的電氣主接線初定為:由小龍?zhí)磷冸娬?5kV母線上引出一回型號為LGJ-70,長度約為3km 的專用線路,經(jīng)本站內(nèi)一臺容量為6300kVA 的主變壓器,將35kV 降壓到6 kV 后向站內(nèi)水泵電動機進行供電。35kV 側(cè)采用變壓器-線路組單元接線,6kV 電動機采用單母線接線型式。

        3 廠用電接線

        泵站采用機組自用電和公用電混合供電方式,采用一級380/220V 電壓,三相四線制系統(tǒng)。由《泵站設計規(guī)范》(GB50265-2010)內(nèi)容知,接有同步電動機勵磁電源的站用變壓器,宜將其高壓側(cè)與該電動機接在同一母線段上。故考慮設置一臺容量為400kVA 的干式變壓器作為站用變壓器,該變壓器接至電動機6kV 電壓母線,降壓為0.40kV 后向泵房內(nèi)其他用電設備供電,0.40kV 廠用母線采用單母線接線型式。

        4 主要電氣設備選擇

        4.1 短路電流計算

        為了驗算導體和電器動、熱穩(wěn)定,以及短路器開斷電流等,本次設計根據(jù)舒家龍泵站目前初擬的接入電力系統(tǒng)方式,對其進行三相短路電流初步計算。其中以110kV 江口變電站110kV線路30km 外側(cè)為無窮大系統(tǒng),計算中選取基準容量Sb=10MVA,基準電壓為各短路點的平均電壓Uj。舒家龍泵站短路電流計算接線見圖1,計算得d1 點和d2 點短路電流值見表1。

        4.2 主要電氣設備選擇

        4.2.1 6kV 開關柜

        6kV 開關柜采用固定式,配真空斷路器,斷路器額定開斷電流25kA。每臺水泵電動機均采用高壓軟啟動裝置,按“一拖一”配置。35kV 側(cè)配電裝置采用戶內(nèi)固定式高壓開關柜。低壓開關柜選用抽屜式開關柜,開關柜內(nèi)配低壓塑殼及框架斷路器。

        圖1 舒家龍泵站短路電流計算接線圖

        表1 d-1 點和d-2 點短路電流值參數(shù)表

        4.2.2 主變壓器(1 臺)

        型號 S11-6300/35

        額定電壓 35 ±2 ×5%/6.30kV

        額定容量 6300kVA

        接線組別 Y,d11

        冷卻方式 自冷式

        運輸重量 7.31t

        4.3 無功功率補償

        本泵站電動機均采用同步電動機進行無功補償,勿需裝設無功功率補償裝置。

        4.4 電動機起動

        舒家龍泵站1,2# 管線所選電動機單機容量分別為1250kW 和900kW,考慮到單機容量大,所接系統(tǒng)小,電機若直接起動對系統(tǒng)沖擊大,因此考慮采用固態(tài)軟啟動裝置將起動電流控制在額定電流的2.50 倍左右,減少對電網(wǎng)和電動機自身的沖擊,同時也減少了連接在電動機上機械負載裝置的機械沖擊,以延長設備的使用壽命,減少故障和停機檢修時間。電動機軟啟動柜就近布置在主廠房內(nèi)的電動機旁。

        5 過電壓保護及接地裝置

        5.1 直擊雷保護

        主、副泵房均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),防直擊雷措施是在屋頂敷設一圈避雷帶。35kV 主變壓器緊靠泵房布置在戶外,經(jīng)防雷保護計算后,應在主變附近選擇一處適當位置設置1 根18m 高的獨立避雷針,使主變在該避雷針的保護范圍內(nèi),從而對其起到直擊雷保護作用。35kV 架空進線應考慮在進線段或全線架設避雷線保護。

        5.2 過電壓保護

        按“水力發(fā)電廠過電壓保護和絕緣設計技術(shù)導則”(DL/T5090-1999)、“泵站設計規(guī)范”要求,在泵站35kV 進線、電動機6kV 母線裝設避雷器并且在電動機進線端裝設一組避雷器,為保護泵站電動機線圈的絕緣,還考慮在電動機中性點裝設一只氧化鋅避雷器。

        5.3 接地

        在泵站內(nèi)設置一個統(tǒng)一接地網(wǎng),采用人工接地體和自然接地體相結(jié)合的方式,采用計算機監(jiān)控方式聯(lián)合接地系統(tǒng)的泵站,考慮接地電阻值不超過1Ω。

        5.3.1 主接地網(wǎng)

        本泵站主接地網(wǎng)由自然接地體和人工接地體兩部分組成。自然接地體利用進水鋼管、出水管線的鋼管和鋼筋、各種閘門、攔污柵、水工構(gòu)筑物的金屬構(gòu)架等。全站主、副廠房、主變場應形成一個接地系統(tǒng)。自然接地體和人工接地網(wǎng)之間至少用兩根接地干線連接,干線采用截面≥50mm ×6mm 的鍍鋅扁鋼或直徑20mm 的鍍鋅圓鋼,以構(gòu)成全廠接地系統(tǒng)。接地裝置應充分利用埋在土地中或水中的鋼筋并與廠內(nèi)主接地網(wǎng)連接,可考慮在進水池中設置一面積為40m ×5m 的水下接地網(wǎng),網(wǎng)格大小可根據(jù)實際情況設置,以保證接地電阻值能達到要求。

        5.3.2 電氣設備接地

        在舒家龍泵站廠房內(nèi)布置有各級電壓的電氣設備,均應采用明敷或者暗敷形成閉和回路的水平接地干線相連接。各建筑物層的水平接地網(wǎng)間,將通過多根垂直接地干線連成一體,并與主接地網(wǎng)連接。重要電氣設備的工作和保護接地干線的連接不少于兩處。

        5.3.3 均衡電位接地

        主、副泵房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)鋼筋中,沿廠房柱內(nèi)每隔4~5m 距離選定1~2 根垂直鋼筋與房頂及地板內(nèi)表層水平鋼筋焊牢,從而形成一個屏蔽網(wǎng)。它們與接地干線的連接,使整個結(jié)構(gòu)電位均衡。在中控室、通信室及高壓開關室內(nèi)應敷設均壓網(wǎng)。

        6 電氣設備布置

        泵站主廠房全長51.60m,寬12.60m,為地面式布置。主廠房的電氣設備布置遵循運行安全、檢修維護方便,在水泵層(424.12m)依次布置有1,2#管線共7 臺水泵機組,并且在主廠房的426.12m 高層設一運行層兼作巡視通道,布置電動機中性點柜、軟起動柜、電動機勵磁屏以及機組LCU,與副廠房電纜夾層同高層。舒家龍泵站副廠房完全平行布置于主廠房上游側(cè),與主廠房相同長度、寬8.67m,按兩層設計,在副泵房429.12m 層布置中控室、高壓開關柜室及廠用配電室等;另設有電纜夾層,高層為426.12m。為滿足樞紐布置及運輸要求,戶外35kV 主變場布置靠近主廠房,布置高層為426.12m。

        7 照明

        泵站照明系統(tǒng)為交流220V 系統(tǒng),電光源的選擇及配置符合《泵站技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。泵站室外照明采用節(jié)能型低壓鈉燈,外型考慮為庭院型,室內(nèi)辦公值班室采用節(jié)能型熒光燈,泵站主、副廠房采用工廠型、防塵、防水廣照型燈具。為了提高照明用電負荷的功率因數(shù),所有整流器,采用電子整流器。另外,泵站內(nèi)還應設置有事故照明裝置,當交流電源消失后,由直流系統(tǒng)向泵站主、副廠房提供照明。

        8 結(jié)語

        魚糧水庫開發(fā)直接目標是解決灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水問題,提高附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水保障;間接目標是提高糧食生產(chǎn)安全,解決貧困,改善基本生存所需的供水條件,促進區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。舒家龍泵站屬魚糧水利工程灌區(qū)工程中的重要環(huán)節(jié),設計人員充分考慮工程特點和重要性,經(jīng)過詳細計算和比較,確定泵站電氣主接線方案、選擇電氣設備,并進行布置,得到了評審專家的認可。

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