郭 昌

(安徽省水利水電勘測設計院, 安徽 合肥 230088)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展,城市建成區(qū)不斷擴大,城市排澇問題成為制約城市健康發(fā)展的重要因素。大中型城市排澇泵站作為城市排澇的重要基礎設施,在近些年的城市建設中得到較多的規(guī)劃和建設。城市排澇泵站電氣設計首先考慮的是電氣主接線的設計。

1 項目概況

陳郢排澇泵站位于蚌埠市長淮衛(wèi)臨港開發(fā)區(qū)淮河大堤上,功能定位為提高方邱湖蚌埠市規(guī)劃城區(qū)排澇能力,保障地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展,減小澇災損失。泵站具有抽排和自排功能,設計抽排流量為54.4 m3/s,設計自排流量為62.4 m3/s。該站共安裝4臺2200ZLB-80立式軸流泵,配4臺TL1400-28/2600型立式高壓同步電機,單機功率為1 400 kW。4臺機組一字型排列,兩側各布置2孔自排通道,總裝機容量為5 600 kW,泵站規(guī)模為大型城市排澇泵站。

2 供電系統(tǒng)

陳郢排澇泵站作為重要的大型城市排澇泵站,根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》[1]及CJJ 120—2008《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動化工程技術規(guī)程》[2],城市排澇泵站供電負荷等級確定為二級?？紤]到泵站配套10 kV同步電動機,結合當?shù)仉娏ο到y(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃,泵站采用兩路35 kV電源供電,兩路電源分別引自附近2座變電所35 kV母線,架設兩回35 kV專用架空線路至泵站,導線規(guī)格為LGJ-150,輸電線路總長約為20 km。

3 電氣主接線

陳郢排澇泵站安裝4臺單機容量1 400 kW同步電動機,額定電壓為10 kV,額定功率因數(shù)為0.9(超前),效率為94%;最大運行方式是4臺機組同時運行。因此,對泵站電氣主接線擬定兩個可行方案進行技術、經(jīng)濟比較[3]。

方案一:35 kV高壓側方案采用單母線分段接線,設置1臺S11-8000/35 35±2×2.5%/10.5 kV,YN,d11型主變壓器,容量為8 000 kVA,帶4臺機組運行。兩路35 kV電源一主一備,兩進線斷路器設置閉鎖,手動切換。10 kV機壓側采用單母線接線,主變壓器高、低壓側均設斷路器,電動機采用全壓直接起動方式,站用電電源分別引自泵站的10 kV母線和35 kV母線。電氣主接線方案一如圖1所示。

圖1 電氣主接線方案一

方案二:35 kV高壓側方案采用單母線分段接線,設置2臺S11-4000/35 35±2×2.5%/10.5 kV,YN,d11型主變壓器,單臺容量為4 000 kVA,均帶2臺機組運行。兩路35 kV電源一主一備,兩進線斷路器設置閉鎖,手動切換。10 kV機壓側采用單母線分兩段接線,2臺主變壓器10 kV側出線斷路器及10 kV母線分段斷路器相互閉鎖,當其中一路電源檢修或故障時,母線分段斷路器投入運行。電動機采用全壓直接起動方式,站用電電源分別引自泵站的10 kV母線和35 kV母線。電氣主接線方案二如圖2所示。

圖2 電氣主接線方案二

兩種方案比較:方案一,電氣接線及繼電保護配置簡單,變配電設備少,變配電設備布置占地面積小,土建投資少,檢修、維護工程量小,設備總投資為278.5萬元,年電能損耗費為3.93萬元,年運行費為26.49萬元,可靠性和靈活性稍差;方案二,電氣接線較復雜,變配電設備較多,設備總投資為330.30萬元,年電能損耗費為4.63萬元,年運行費為31.17萬元,電能損耗比方案一稍大,變電站占地面積較大,供電可靠性和靈活性稍高。

從技術經(jīng)濟方面綜合考慮,方案一在工程投資、運行維護、電能損耗、變電站占地面積等方面具有一定優(yōu)勢,雖然可靠性和靈活性稍差,考慮到該站主變壓器為戶外布置,油浸式變壓器故障機率較小。由于泵站年運行小時數(shù)較低,主變壓器及其他開關設備的維修工作可安排在泵站非運行期間進行。泵站裝機數(shù)量不多,10 kV機壓側采用單母線接線可以大大節(jié)省投資,且運行維護方便。因此綜合比較后,該泵站的電氣主接線采用方案一。

4 站用電系統(tǒng)

根據(jù)GB 50265—2010《泵站設計規(guī)范》[4]要求,泵站供電系統(tǒng)應設置獨立的站用電系統(tǒng)。排澇泵站站用電主要包括泵站內的輔機設備用電和泵站管理、運行值班的照明和辦公用電。由于排澇泵站運行時間較短,在非排澇期間基本不開機,站用電變壓器在排澇期間主要承擔站用電負荷,非排澇期間主要滿足檢修及照明用電需求。為了減少電氣設備及土建投資,盡量減少從變壓器到用電負荷的低壓配電級數(shù)。

陳郢排澇泵站站用電源取得方式:為保證泵站運行期間和非運行期間站用負荷的供電,泵站設置了1臺型號為SCB11-315/35 35±5%/0.4 kV D,yn11(Ud%=6.5)站用變壓器,電源掛接在35 kV母線上;為防止SCB11-315/35型站用變壓器發(fā)生故障影響泵站運行,另設1臺型號為SCB11-315/10 10±5%/0.4 kV D,yn11(Ud%=4)的站用變壓器作為勵磁裝置、技術供水泵、滲漏排水泵等重要負荷的備用電源。同時考慮泵站內消防設備負荷,設置一臺80 kW柴油發(fā)電機組作為應急電源。

由于泵站用變壓器容量大于100 kVA,故需對站用電(0.4 kV母線)負荷進行無功功率補償,補償方式采用集中自動補償,總補償容量按變壓器裝機容量的15%～40%進行估算。因此,總補償容量為120 kvar,補償后功率因數(shù)達到0.92以上。

5 結 語

城市排澇泵站宜采用兩路電源供電,電氣主接線設計應綜合考慮泵站建設規(guī)模、供電方式、運行特點、用電負荷分布等因素,力求達到技術先進、經(jīng)濟合理、運行靈活、安全可靠、維護方便、節(jié)能環(huán)保等要求。在明確設計控制方向的基礎上,對具體的設計環(huán)節(jié)內容進行優(yōu)化,以提高泵站電氣主接線設計的合理性。