陳 建，陳 漸，陳陽(yáng)剛

［1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司第九設(shè)計(jì)院，重慶 401121；2.華潤(rùn)雪花啤酒（四川）有限責(zé)任公司成都分公司，四川 成都 610094］

1 背景介紹

污水處理廠作為城市發(fā)展過(guò)程中重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、城市居民安全健康生活的重要保障，而供電電源的安全可靠是污水廠正常運(yùn)行的重要支撐。污水廠因建設(shè)分期或其他原因需要采用多路外線(xiàn)電源供電時(shí)，電源及配電方案應(yīng)保障污水廠正常生產(chǎn)運(yùn)行和后期的用電安全。本文以重慶市唐家沱污水處理廠為例，對(duì)污水廠多電源供配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

重慶中法唐家沱污水處理廠（以下簡(jiǎn)稱(chēng)污水廠）現(xiàn)狀規(guī)模為40 萬(wàn)m3/d，污水廠建設(shè)共分為以下6 個(gè)階段：一期工程（2003 年）、二期工程（2005 年）、三期工程（2012 年）、污泥干化車(chē)間（2009 年）、提標(biāo)改造工程、加蓋除臭工程（2019 年）。

由于污水廠現(xiàn)狀電源無(wú)備用，且無(wú)法停電檢修，不能保障污水廠正常運(yùn)行用電電源要求。受業(yè)主委托，由我院對(duì)污水廠電源外線(xiàn)及配電系統(tǒng)重新進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。要求外線(xiàn)電源按全廠用電負(fù)荷考慮，并預(yù)留滿(mǎn)足污水廠四期擴(kuò)建和進(jìn)一步提標(biāo)改造的用電電源條件；設(shè)計(jì)方案不得影響污水廠正常的生產(chǎn)運(yùn)行。

2 電源現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 電源現(xiàn)狀

由黑石子110kV 變電站兩段母線(xiàn)引兩路10kV 專(zhuān)線(xiàn)“黑污Ⅰ”、“黑污Ⅱ”至污水廠現(xiàn)狀10kV 總配電間，作為污水廠一、二、三期工程主用電源，兩路10kV 電源同時(shí)運(yùn)行。供電線(xiàn)路敷設(shè)方式采用同桿雙回架空敷設(shè)，部分區(qū)域?yàn)殡娎|埋地敷設(shè)。其中架空部分采用185mm2鋁絞線(xiàn)，長(zhǎng)度約5km；埋地部分采用300mm2高壓電纜，長(zhǎng)度約2km，經(jīng)復(fù)核最大能承擔(dān)的用電負(fù)荷約7016kVA。

由勝利花園開(kāi)閉所引一路10kV 電源至污水廠提標(biāo)改造工程高壓配電間作為提標(biāo)改造工程主用電源，備用電源由原污水廠10kV 高壓配電系統(tǒng)新增出線(xiàn)柜提供。電纜規(guī)格采用240mm2高壓電纜，線(xiàn)路長(zhǎng)度約4km，經(jīng)供電公司反饋開(kāi)閉所實(shí)際可提供負(fù)荷容量約3000kVA。

污水廠自建有一臺(tái)尾水發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量為800kW，通過(guò)一回10kV 電纜出線(xiàn)接至污水廠二期鼓風(fēng)機(jī)房配電間10kV 母線(xiàn)。

2.2 存在問(wèn)題

（1）污水廠現(xiàn)狀電源無(wú)備用，且“黑污Ⅰ”、“黑污Ⅱ”無(wú)法停電檢修，發(fā)生故障時(shí)不能保障污水廠正常運(yùn)行用電電源要求。

（2）據(jù)運(yùn)行單位反饋，因城市道路建設(shè)，現(xiàn)狀埋地段電纜多次被挖斷，電纜中間接頭較多，載流量下降。

（3）現(xiàn)狀10kV 總配電間設(shè)備已運(yùn)行近20 年，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，存在故障隱患。

2.3 現(xiàn)狀污水廠10kV 電源及配電系統(tǒng)主接線(xiàn)圖及10kV 配電間分布圖

（1）現(xiàn)狀污水廠10kV 電源及配電系統(tǒng)主接線(xiàn)圖，如圖1 所示。

圖1 現(xiàn)狀污水廠10kV 電源及配電系統(tǒng)主接線(xiàn)圖

（2）唐家沱污水廠總圖及現(xiàn)狀10kV 配電間分布圖，如圖2 所示。

圖2 唐家沱污水廠總圖及現(xiàn)狀10kV 分配電間分布

3 電源及配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 負(fù)荷等級(jí)

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50014—2021）第7.1.11 條規(guī)定：污水廠的供電系統(tǒng)，應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。重慶市唐家沱污水廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模40 萬(wàn)m3/d，屬城市重要污水處理工程，若中斷供電，將給城市環(huán)境、居民生活造成嚴(yán)重影響。為保證污水廠連續(xù)、可靠地運(yùn)行，確定唐家沱污水廠設(shè)計(jì)電源負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)負(fù)荷[1]。

3.2 負(fù)荷計(jì)算

污水廠用電負(fù)荷按建設(shè)先后順序、負(fù)荷分布情況及現(xiàn)狀電源配電方式分兩個(gè)部分進(jìn)行計(jì)算，其中一、二、三期工程及污泥干化處置工程為一部分，提標(biāo)改造工程及加蓋除臭工程為另一部分。

（1）污水廠一、二、三期工程用電負(fù)荷如表1 所示。

表1 一、二、三期工程用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

（2）污水廠提標(biāo)改造工程用電負(fù)荷如表2 所示。

表2 污水廠提標(biāo)改造工程用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

（3）計(jì)算結(jié)果。根據(jù)唐家沱污水處理廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表可知，目前污水廠一、二、三期工程用電負(fù)荷：10635kVA；提標(biāo)工程及加蓋除臭工程用電負(fù)荷：2630kVA。唐家沱污水廠總安裝負(fù)荷：19610kVA（14350kVA+5260kVA），總用電負(fù)荷為：13625kVA（10635kVA+2630kVA）。

3.3 電源及供配電方案設(shè)計(jì)

結(jié)合唐家沱污水廠周邊電源位置關(guān)系圖及相關(guān)資料，污水廠周邊電源情況，均按埋地敷設(shè)計(jì)算長(zhǎng)度。

（1）黑石子110kV 變電站：距離污水廠約7km。

（2）慶坪110kV 變電站：距離污水廠約6km。

（3）太平?jīng)_110kV 變電站：距離污水廠約3km（未建成，投運(yùn)時(shí)間未知）。

根據(jù)污水廠周邊變電站的位置、現(xiàn)狀污水廠電源及實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，本項(xiàng)目最終選擇了3 種供電電源及配電系統(tǒng)方案中的第一種，具體如下。

污水廠外線(xiàn)電源電壓等級(jí)采用10kV，申請(qǐng)容量為13625kVA。由慶坪110kV 變電站引兩路10kV 電源，作為污水廠主用電源，現(xiàn)狀“黑污Ⅰ”“黑污Ⅱ”兩路外線(xiàn)電源檢修后作為備用電源。新建污水廠10kV 開(kāi)閉所（利用污水廠現(xiàn)狀車(chē)庫(kù)改建），四路電源均接入污水廠新建10kV 總配電專(zhuān)用開(kāi)閉所，“慶坪Ⅰ路”與“黑污Ⅰ”互為備用；“慶坪Ⅱ路”與“黑污Ⅱ”互為備用。完成后以污水廠10kV 總配電開(kāi)閉所為中心，采用放射式配電方式，至污水廠現(xiàn)狀污水廠三個(gè)10kV 配電中心（進(jìn)水提升泵房10kV 配電中心、鼓風(fēng)機(jī)房10kV 配電中心、提標(biāo)工程及除臭工程10kV 配電中心）。同時(shí)，考慮兼顧污水廠遠(yuǎn)期發(fā)展，新建10kV 總配電開(kāi)閉所預(yù)留遠(yuǎn)期擴(kuò)展柜位。

污將水廠現(xiàn)狀總負(fù)荷（運(yùn)行負(fù)荷）13625kVA 按現(xiàn)狀運(yùn)行方式分為三個(gè)10kV 分配電中心：分別為現(xiàn)狀進(jìn)水提升泵房10kV 配電室（3315kVA）、現(xiàn)狀鼓風(fēng)機(jī)房10kV 高壓配電室（7680kVA）和提標(biāo)工程10kV 高壓配電室（2630kVA）。電源均由新建污水廠10kV 總開(kāi)閉所出線(xiàn)回路提供，現(xiàn)狀配電系統(tǒng)沿用。

新建電源實(shí)施后，原勝利花園開(kāi)閉所出線(xiàn)電源可根據(jù)需要申請(qǐng)停用，提標(biāo)工程電源由新建10kV 總配電間出線(xiàn)。

新建慶坪變電站兩路10kV 電源電纜要求選用：ZR-YJV22-8.7/10kV-3x400，具體路徑及敷設(shè)方式以設(shè)計(jì)勘察結(jié)果以及政府規(guī)劃部門(mén)最終批復(fù)為準(zhǔn)。

污水廠10kV 電源及配電系統(tǒng)主接線(xiàn)圖如圖3所示。

圖3 污水廠10kV 電源及配電系統(tǒng)主接線(xiàn)圖

污水廠新建10kV 開(kāi)閉所平面布置圖（利用污水廠現(xiàn)狀車(chē)庫(kù)改建），如圖4 所示。

圖4 污水廠新建10kV 開(kāi)閉所平面布置（利用污水廠現(xiàn)狀車(chē)庫(kù)改建）

本方案經(jīng)污水廠運(yùn)行單位、水務(wù)集團(tuán)分別組織專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)審，最終采用推薦方案（方案一）作為唐家沱污水廠電源外線(xiàn)及配電系統(tǒng)最終實(shí)施方案。項(xiàng)目實(shí)施后現(xiàn)場(chǎng)照片，如圖5、圖6 所示。

圖5 項(xiàng)目實(shí)施后現(xiàn)場(chǎng)照片（左側(cè)）

圖6 項(xiàng)目實(shí)施后現(xiàn)場(chǎng)照片（右側(cè)）

4 結(jié)語(yǔ)

唐家沱污水處理廠新建10kV 電源外線(xiàn)工程及總配電中心建成投用一年多以來(lái)，污水廠供電可靠性大幅提高，運(yùn)行穩(wěn)定，得到了業(yè)主單位一致好評(píng)。

城市大型污水處理廠的供配電系統(tǒng)具有總負(fù)荷容量大，用電設(shè)備多，廠區(qū)面積大，涉及多個(gè)分配電中心，變配電系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合城市公共電網(wǎng)的實(shí)際情況，工藝流程的需要，并進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算，合理分配各分配電中心負(fù)荷容量，盡可能優(yōu)化變配電系統(tǒng)方案，確保污水廠整個(gè)供配電系統(tǒng)的可靠性、安全型和經(jīng)濟(jì)性。