邵 偉

（中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，寧夏 銀川 750001）

某生態(tài)供水二泵站和水庫配套建設(shè)，二泵站原設(shè)計(jì)為一臺1 250 kVA變壓器，一路10 kV進(jìn)線，現(xiàn)狀有2臺預(yù)留10 kV開關(guān)柜，10 kV和0.4 kV均采用單母線接線，共7臺低壓水泵，為四個區(qū)域供水，分別為葡萄園北區(qū)、葡萄園南區(qū)、京河大道供水區(qū)、秦月路供水區(qū)。因供水區(qū)用水需求增大，對二泵站進(jìn)行提升改造以滿足供水需求。

泵站改造涉及水泵的更換及其配電系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，下文將從電動機(jī)電壓選擇、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、設(shè)備安裝和線纜敷設(shè)、節(jié)能和節(jié)約投資等方面具體描述。

1 水泵配電改造設(shè)計(jì)方案

1.1 電動機(jī)電壓選擇

水泵電動機(jī)電壓等級直接影響前期建設(shè)投資費(fèi)用。規(guī)范GBT 50510—2009，第5.3.5條規(guī)定，主電動機(jī)額定電壓的升級應(yīng)在方案論證的基礎(chǔ)上進(jìn)行，優(yōu)先選用10 kV電壓等級?！督o水排水設(shè)計(jì)手冊》（第8冊），第6.1.1.3節(jié)要求220～355 kW電動機(jī)電壓應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，比較內(nèi)容包括設(shè)備費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、電費(fèi)。

二泵站現(xiàn)狀水泵均為380 V低壓電動機(jī)，功率200 kW，采用變頻啟動和控制方式。改造后水泵功率為315 kW，315 kW電動機(jī)電壓有380 V、660 V、10 kV三種電壓可供選擇，共改造5臺水泵。下面將通過對改造水泵電動機(jī)三種電壓等級方案的設(shè)備費(fèi)進(jìn)行對比。水泵現(xiàn)狀和改造情況如表1所示。

表1 二泵站水泵現(xiàn)狀與改造表

電動機(jī)電壓選擇方案分析如下：

（1）改造后水泵采用380 V電動機(jī)，需對現(xiàn)狀水泵低壓柜內(nèi)低壓斷路器、變頻控制器、接觸器、互感器進(jìn)行更換，柜體可重復(fù)利用，變頻器一拖一運(yùn)行?？紤]到設(shè)備安裝，此方案需將已有柜體拆除返廠進(jìn)行總裝后再運(yùn)回，原有變壓器需進(jìn)行更換增容。380 V電壓方案投資表如表2所示。

表2 380 V電壓方案投資表

（2）改造后315 kW水泵采用660 V電動機(jī)，220 kW水泵采用380 V電動機(jī)，不對原低壓柜進(jìn)行拆除。原變壓器需進(jìn)行更換降容。新設(shè)置315 kW水泵變頻控制柜，變頻器一拖二控制，水泵一用一備。10 kV配電柜利用現(xiàn)狀備用的2臺開關(guān)柜（見表3）。（3）改造后315 kW水泵采用10 kV電動機(jī)，220 kW水泵采用380 V電動機(jī)，不對原配電柜進(jìn)行拆除。原變壓器需進(jìn)行更換降容。新設(shè)置315 kW水泵變頻控制柜，變頻器一拖二控制，水泵一用一備（見表4）。

表3 660 V電壓方案投資表

表4 10 kV電壓方案經(jīng)濟(jì)投資表

1.2 三種電壓方案投資（見表5）

表5 三種電壓方案投資對比表

通過對比以上三種方案，電動機(jī)690 V電壓等級方案總費(fèi)用最小。從表中可以看出，380 V造成費(fèi)用偏高的原因是低壓變頻器、電纜及其損耗費(fèi)用相對較高，10 kV方案造成費(fèi)用偏高的原因是10 kV變頻裝置費(fèi)用偏高。因此，從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能方面考慮，采用690 V電動機(jī)較為合理。下表列出從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能角度三種電壓方案的對比，見表6。

表6 三種電壓方案的經(jīng)濟(jì)節(jié)能對比表

1.3 設(shè)備安裝和節(jié)能

設(shè)備的安裝應(yīng)盡量利用現(xiàn)有變配電室房間和電纜溝，線纜敷設(shè)優(yōu)先利用已有電纜溝、橋架、穿線管。采用690 V電動機(jī)方案后，原有變壓器低壓側(cè)負(fù)荷減少，為保證變壓器合理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對現(xiàn)狀變壓器進(jìn)行更換。

耗能設(shè)備主要為電動機(jī)、變壓器、電纜。因此，在選擇電動機(jī)時優(yōu)先選擇高效電動機(jī)和低耗能變壓器，并適當(dāng)提高低壓側(cè)功率因數(shù)。在運(yùn)行管理方面，一用一備運(yùn)行方式的水泵建議定期輪換工作，提高水泵的使用壽命。電纜損耗主要和配電距離及電流有關(guān)，在設(shè)計(jì)時適當(dāng)考慮增加電纜截面降低損耗。

2 結(jié)語

泵站改造設(shè)計(jì)電動機(jī)電壓的選擇對前期投資、配電設(shè)備選擇影響重大，需結(jié)合現(xiàn)狀變配電室可利用的設(shè)備安裝面積，并通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定最終的水泵電機(jī)的電壓等級。從經(jīng)濟(jì)角度，380 V方案變頻器投資適中，但能耗最多；10 kV方案變頻器投資最多，能耗最少；690 V方案變頻器和能耗均適中，但需配套專用變壓器和變頻器，同時泵站內(nèi)多出一種電壓。泵站的改造設(shè)計(jì)需從技術(shù)可行性、前期投資、節(jié)能等方面因素綜合對比分析，并結(jié)合設(shè)備安裝對現(xiàn)狀房間的需求，來確定最終的改造方案。