趙 越

（黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150080）

依安灌區(qū)提水泵站電氣設(shè)計綜述

趙 越

（黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150080）

文章論述了依安灌區(qū)三座提水泵站的負荷等級確定、供電方式、主接線及站用電接線型式、機組啟動方式及無功補償、主要電氣設(shè)備選擇及布置，以及自動控制、繼電保護、泵站通信等電氣及自控專業(yè)的主要設(shè)計成果。

泵站；供電方式；電氣主接線；無功補償；電氣設(shè)備；控制保護及通信

0 概 述

依安灌區(qū)位于依安縣境內(nèi)西南部，設(shè)計灌溉面積2.31萬hm2，是尼爾基水利樞紐配套項目黑龍江省引嫩擴建骨干一期工程的灌區(qū)配套工程之一。灌區(qū)取水口位于北引總干烏南段10＋655處，干渠長20.70 km。由于灌區(qū)地勢較高，需設(shè)三級提水泵站進行灌溉。3座中型提水泵站分別裝設(shè)4～5臺潛水軸流泵，配套電機均為10 kV高壓異步電動機。提水泵站電氣設(shè)計主要包括負荷等級確定、泵站供電方式、電氣主接線、機組啟動及無功補償方式、電氣設(shè)備選擇、過電壓保護及接地、控制保護及通信等內(nèi)容。

1 泵站供電方式

1.1 負荷等級的確定

本工程的主要任務(wù)是在北引總干渠邊建取水泵站，沿依安干渠建兩級提水泵站，將北引總干渠水引至依安灌區(qū)。根據(jù)本工程特性以及電力負荷等級劃分的基本原則，灌區(qū)各泵站均屬于農(nóng)業(yè)灌溉泵站，運行期間若突然中斷供電，停止供排水，將會因供電設(shè)備或線路檢修而延緩灌溉時間，對灌區(qū)的灌溉有一定的影響，但并不會因此造成重大經(jīng)濟損失，更不會造成人身傷亡，也不會給灌區(qū)附近村屯生活帶來較大影響。因此，各泵站負荷等級基本確定為三級負荷［1］。

1.2 泵站負荷及供電方式

本工程各泵站主要負荷均為主泵配套電動機，站用負荷主要為動力、照明、采暖等。各泵站主變?nèi)萘烤^大，非運行期主變不宜輕載運行，因此分別設(shè)有80 kVA站用變壓器一臺；根據(jù)各泵站裝機規(guī)模和負荷等級，本著最大程度利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有供電設(shè)施就近供電的原則，基本確定了各泵站供電方案。

一號取水泵站裝機5臺單機容量315 kW，該泵站擬由二號站引接35 kV線路供電，輸電距離約8.5 km；二號提水泵站裝機5臺，單機容量280kW，該泵站擬由新興變電所引單回35 kV架空線路供電，輸電距離約11 km；三號提水泵站裝機4臺，單機容量315 kW，該泵站擬由二號站引接35 kV線路供電，輸電距離約10 km［2］。

2 電氣主接線

依安灌區(qū)各泵站均為三級負荷，年運行小時數(shù)較低，各站均由單回線路供電。根據(jù)工程特性，本著簡單靈活、經(jīng)濟可靠的原則，各泵站電氣主接線方案基本選定如下：

依安灌區(qū)各泵站供電電壓均為35 kV，電機機端電壓為10 kV，各泵站10 kV側(cè)均采用單母線接線，即5（4）臺電機并接于同一條10 kV高壓母線上，統(tǒng)一由一臺降壓變壓器供電。站用負荷由一臺35／0.4 kV配電變壓器提供電源。

為提高泵站功率因數(shù)，降低線損和壓降，各泵站在每臺電機回路均裝設(shè)一套無功功率就地補償裝置。該裝置與電動機聯(lián)動運行，做到就地補償、就地平衡，使泵站功率因數(shù)始終保持在0.95以上。根據(jù)電機起動計算結(jié)果，各泵站主電動機均采用直接起動方式。

3 主要電氣設(shè)備選擇及布置

3.1 電氣設(shè)備選擇

根據(jù)各站的裝機規(guī)模及電氣主接線方案，本著技術(shù)先進、投資經(jīng)濟、運行可靠、維護簡單方便的原則，主變壓器選擇S11節(jié)能型變壓器；35 kV高壓開關(guān)柜采用KYN61—40.5金屬鎧裝移開式開關(guān)柜；10 kV高壓開關(guān)柜選用KYN28A—12金屬鎧裝移開式封閉開關(guān)柜；高壓電容器柜選用HPLC—10型高壓無功功率就地補償裝置；避雷器采用氧化鋅避雷器HY5WS—17／50；低壓配電柜采用GCS型抽屜式成套低壓配電柜；電力電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜。

3.2 電氣設(shè)備布置根據(jù)各泵站裝機規(guī)模及選用的主要電氣設(shè)備型式，各站電氣設(shè)備布置如下：

各泵站主變壓器布置在戶外主變場內(nèi)；高壓開關(guān)柜、電容器柜、低壓配電柜等分別布置于泵站主、副廠房相應(yīng)房間內(nèi)；計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位設(shè)備、微機監(jiān)控屏、繼電保護屏、直流屏等布置于控制保護室內(nèi)。

4 過電壓保護及接地

4.1 過電壓保護

對主廠房等較高的建（構(gòu)）筑物以避雷帶保護；35 kV線路全線架設(shè)避雷線保護；架空電源進線及各段高壓母線均裝設(shè)一組氧化鋅避雷器，防止雷電侵入波損壞電氣設(shè)備；高壓電機起動回路及無功補償回路均裝有過電壓保護器，防止操作過電壓損壞設(shè)備。在機端母線PT柜內(nèi)裝設(shè)微機消諧裝置，避免諧振過電壓損壞設(shè)備［3］。

4.2 接地設(shè)計方案

各站利用廠房等水工建筑物混凝土基礎(chǔ)內(nèi)主筋焊接成閉合網(wǎng)狀整體作為自然接地體，并根據(jù)需要適當(dāng)增設(shè)人工接地體；各泵站高低壓電氣設(shè)備及計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備均應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求采取接地保護。根據(jù)泵站各類設(shè)備的接地技術(shù)要求，各泵站接地電阻擬定為≤1Ω。

5 控制保護及通信

5.1 自動控制

為滿足工程信息化管理要求，依安灌區(qū)各提水泵站均設(shè)置微機監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)泵站機電設(shè)備工況數(shù)據(jù)采集、控制、保護、測量、信號以及運行管理、水力監(jiān)測和遠程傳輸?shù)裙δ堋槭贡谜娟P(guān)鍵設(shè)備的運行可視化以及必要的環(huán)境監(jiān)控，為實現(xiàn)無人值班（少人值守）提供可靠保證和必要準(zhǔn)備，各泵站擬設(shè)置視頻監(jiān)視系統(tǒng)。

該系統(tǒng)可對泵站重要生產(chǎn)部位進行直觀的實時畫面監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事故時直接調(diào)出事故現(xiàn)場畫面。系統(tǒng)監(jiān)視范圍主要包括主副廠房、進廠通道以及前池等處。

5.2 繼電保護

各泵站高低壓電氣設(shè)備及高壓進線均按照《水利水電工程繼電保護設(shè)計規(guī)范》（SL455—2010）的要求配置相應(yīng)保護，保護裝置全部采用微機型繼電保護裝置。

5.3 通信

該工程通信系統(tǒng)包括泵站對生產(chǎn)調(diào)度通信、對外行政通信以及計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信等。各泵站擬采用生產(chǎn)調(diào)度與對外行政通信合一的通信方式，因本工程各泵站裝機規(guī)模較小，運行管理所需通信設(shè)備較少，而且所在地已有中國移動或聯(lián)通信號覆蓋，所以各泵站擬采用公網(wǎng)通信方式，不另設(shè)專用通信設(shè)備。在各泵站中控室（值班室）設(shè)1部固定電話，另配3～5部移動電話。各泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信采用電纜通信方式。

［1］湖北省水利水電勘測設(shè)計研究院.GB50265—2010泵站設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2011.

［2］中國灌溉排水發(fā)展中心，廣東省水利廳.SL583—2012泵站計算機監(jiān)控與信息系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則［S］.北京：中國水利水電出版社，2012.

［3］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.尼爾基水利樞紐配套項目黑龍江省引嫩擴建骨干一期工程初步設(shè)計報告［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2014.

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2014－10－31

趙越（1988－），女，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。