摘 要:設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,電氣專業(yè)在確定主接線時(shí)必須進(jìn)行充分論證。對分期過渡工程注意永、臨結(jié)合問題。
關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計(jì) 直配線防雷 投資 工期
中圖分類號:TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(b)-0096-01
鵝頭嶺泵站為中部城市引松供水工程中的一個(gè)支線工程,是我省六個(gè)重點(diǎn)水利項(xiàng)目工程之一。該泵站裝機(jī)800kW機(jī)組兩臺,一臺工作,一臺備用,系統(tǒng)供電電源電壓為10 kV。
在此工程設(shè)計(jì)中,我們十分重視對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化問題,認(rèn)真貫徹執(zhí)行目前國家積極倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”的文件精神。立足為業(yè)主提供一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越的工程。此工程的設(shè)計(jì),我們主要解決了兩個(gè)關(guān)鍵問題:一是優(yōu)化電氣主接線,取消泵站降壓變電站,采用直配線供電方案。二是對泵站裝機(jī)的臨時(shí)方案過渡到永久方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1 優(yōu)化電氣主接線,取消降壓變電站,采用直配線供電
電力系統(tǒng)對本泵站的供電電壓等級為10 kV。如果泵站電動(dòng)機(jī)機(jī)端電壓采用6 kV,那么與之配套的設(shè)計(jì)方案就是需要將10 kV電壓降到6 kV,即該泵站必須設(shè)有變電站,設(shè)置降壓變壓器及變壓器高、低壓側(cè)相應(yīng)的斷路器、隔離開關(guān)及電流互感器、電壓互感器以及相應(yīng)的二次控制保護(hù)設(shè)備。
此方案特點(diǎn)有幾下幾點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)。
(1)因泵站設(shè)有主變壓器防雷要求相對簡單。
缺點(diǎn)。
(1)泵站電機(jī)機(jī)端電壓與系統(tǒng)供電電源電壓等級接近,設(shè)置變電站合理性差。
(2)高壓開關(guān)柜及二次控制保護(hù)屏的數(shù)量明顯增多,使控制保護(hù)系統(tǒng)變得復(fù)雜,設(shè)備投資加大,操作、維護(hù)復(fù)雜,同時(shí)也降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
(3)增加了土建占地面積。
(4)加大了現(xiàn)場運(yùn)行維護(hù)人員的工作量。
(5)由于采用了主變壓器電能損耗大幅增加。
(6)設(shè)備投資顯著增高。
針對上述特點(diǎn),我們在確定機(jī)端電壓時(shí)結(jié)合進(jìn)線電壓等級進(jìn)行了充分論證。800 kW機(jī)組采用10 kV電壓等級比采用6 kV電壓等級每臺價(jià)格高出3萬元左右,可見機(jī)組價(jià)格差異較小。具體方案比較為:采用10 kV直配線供電方案,可節(jié)省一臺2000 kVA有載調(diào)壓主變壓器;減少一回主變高壓側(cè)10 kV間隔及一回主變低壓側(cè)6 kV間隔;由于取消了主變壓器則不需在戶外設(shè)變電站,節(jié)省了占地面積;6 kV和10 kV高壓開關(guān)柜數(shù)量和二次控制保護(hù)盤的數(shù)量將明顯減少,縮小了廠房尺寸;電纜可節(jié)省三分之一;由于取消了主變壓器使二次控制保護(hù)方案大為簡化,泵站運(yùn)行的可靠性和靈活性將明顯提高;運(yùn)行、維護(hù)操作程序變得簡單;維護(hù)工作量減小很多。
由于目前金屬的大幅度漲價(jià),變壓器和電纜漲幅幾乎翻倍。僅電纜一項(xiàng)就可節(jié)省原投資的三分之一左右。取消了主變壓器使每年節(jié)省的變壓器損耗資金達(dá)22萬元。減少變損是目前國家強(qiáng)力推廣的“節(jié)能減排”的要求。經(jīng)過詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,采用直配線供電方案后,整個(gè)工程僅電氣部分投資就可節(jié)省140萬元(有載調(diào)壓變壓器30萬元,10 kV間隔20萬元,6 kV間隔18萬元,電力電纜和控制電纜部分50萬元,電能損耗22萬元),這里尚不包含土建部分投資、安裝費(fèi)及年運(yùn)行費(fèi)用等;同時(shí)每年運(yùn)行人員維護(hù)工作量都將大大降低;隨著主變壓器及其對應(yīng)的一、二次設(shè)備以及相應(yīng)的控制保護(hù)設(shè)備的減少,使系統(tǒng)的運(yùn)行操作更為安全、靈活、方便,設(shè)備故障的機(jī)遇將會(huì)明顯降低,有效的提高了泵站運(yùn)行的可靠性及靈活性??梢姍C(jī)端電壓采用10 kV方案技術(shù)合理,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)越于6 kV方案。
2 采用直配線供電方案后對于泵站防雷的優(yōu)化設(shè)計(jì)
采用直配線供電方案隨之而來為設(shè)計(jì)部門帶來了比較棘手的就是直配線的防雷問題。
按照規(guī)范規(guī)定:1500 kW及以下電機(jī)防止直擊雷保護(hù)需在電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)上裝設(shè)閥式避雷器;在機(jī)端母線的每一相上裝設(shè)一組避雷器及0.25~0.5微法的電容;在直配線進(jìn)線端設(shè)兩組避雷器,同時(shí)要求第一組避雷器距機(jī)端母線電纜長度為30~50 m,第二組避雷器距第一組避雷器距離為50~100 m。
由于該工程征地困難,致使進(jìn)線段必須采用電力電纜暗敷于地下,長度達(dá)到920 m,嚴(yán)重超出了規(guī)范規(guī)定的防雷保護(hù)段電纜長度要求。因?yàn)檫M(jìn)線段帶金屬外皮的電纜具有限制雷電流峰值及分流的作用。但電纜的長度又不能太長,否則雷電流波頭在電纜中反復(fù)疊加,如不能正常泄放,最終可能會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣擊穿,引發(fā)電氣事故。
針對這一情況我們進(jìn)行了大量的調(diào)研工作,向防雷專家咨詢,并多次到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察,但當(dāng)時(shí)現(xiàn)場已按電力主管部門的意見提前將10 kV進(jìn)線段電纜敷設(shè)完畢,且每段電纜間距按230 m遠(yuǎn)設(shè)一個(gè)接線箱。這就造成了我們已經(jīng)確定的設(shè)計(jì)方案無法實(shí)施,經(jīng)過反復(fù)論證我們提出了在每段電纜連接線箱內(nèi)設(shè)一組氧化鋅避雷器,其他參數(shù)經(jīng)詳細(xì)計(jì)算后確認(rèn)滿足要求,從而有效的解決了該泵站直配線的防雷問題。
3 對裝機(jī)容量由臨時(shí)方案過渡到永久方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)
在工程設(shè)計(jì)接近尾聲時(shí),業(yè)主根據(jù)用戶急需用水的要求,提出將800 kW機(jī)組換成400 kW臨時(shí)機(jī)組,且要求提前3個(gè)月時(shí)間投入運(yùn)行,運(yùn)行2個(gè)月時(shí)間后再將小機(jī)組拆除,裝上800 kW機(jī)組。這是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。如果大、小機(jī)組采用兩套裝置,不但浪費(fèi)資金,更主要的是有些設(shè)備生產(chǎn)廠家再重新進(jìn)行加工制造在時(shí)間上根本來不及,我們必須從現(xiàn)有已經(jīng)訂貨的設(shè)備上做文章,使其即滿足臨時(shí)機(jī)組運(yùn)行方案又能滿足永久性方案的要求。對此我們做了大量工作,對每個(gè)設(shè)備都逐一進(jìn)行了重新的復(fù)核及校驗(yàn)工作,保證了設(shè)計(jì)方案在大、小機(jī)組兩種運(yùn)行工況下均可采用同一套電器設(shè)備。這樣,即節(jié)省了設(shè)備投資,同時(shí)又避免了更換設(shè)備所需的時(shí)間、縮短了施工、安裝、調(diào)試的周期。使得工程得以提前完成。
4 設(shè)計(jì)體會(huì)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
該工程投入運(yùn)行已三年,實(shí)踐證明,采用的直配線供電方案和對裝機(jī)容量由臨時(shí)方案過渡到永久方案進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì),是十分正確和合理的,現(xiàn)場運(yùn)行安全、可靠,操作方便,維護(hù)簡單。
通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,為業(yè)主節(jié)省了很大一筆投資,大大縮短了施工安裝工期,減少了運(yùn)行維護(hù)人員的工作量,每年都將為業(yè)主節(jié)省電費(fèi)22萬元左右。三年來,泵站運(yùn)行狀況良好,發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,業(yè)主對此十分滿意。
通過這一工程設(shè)計(jì),我們深深感到:設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)過程中必須時(shí)刻為業(yè)主著想,注重優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,這一點(diǎn)至關(guān)重要,因?yàn)橐粋€(gè)好的設(shè)計(jì)成果不但會(huì)保證工程安全可靠的運(yùn)行、為業(yè)主節(jié)省大量投資、縮短施工工期、使工程早日發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)對于推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、促進(jìn)專業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展都將有著重要而深遠(yuǎn)的意義。