曹妃甸供水泵站工程電氣一次設(shè)計

楊曉潔

（唐山市水利規(guī)劃設(shè)計研究院，河北 唐山063000）

1 工程概況

唐山市灤河下游灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程位于灤河下游灌區(qū)，主要任務(wù)是對現(xiàn)有灌區(qū)干、支渠進(jìn)行節(jié)水改造與配套。根據(jù)本區(qū)的自然特點、社會經(jīng)濟(jì)特征，合理開發(fā)利用水資源、統(tǒng)籌兼顧，以農(nóng)業(yè)灌溉為主基礎(chǔ)上，結(jié)合流域防洪要求，生態(tài)環(huán)境與環(huán)境保護(hù)等方面的建設(shè)。

通過本次輸水干渠整治工程，可有效改善工程現(xiàn)狀和輸水條件，確保工程正常運行和汛期行洪安全。全部工程完成后可使灌區(qū)渠系利用系數(shù)提高一個百分點，可減少沖刷岸邊及淹地面積300畝，年可節(jié)水1000 萬m3，改善稻田灌溉面積3 萬畝，能增產(chǎn)稻谷1278 萬kg。

根據(jù)原規(guī)劃和灌區(qū)當(dāng)前實際，為保證輸水干渠正常引水和渠道行洪安全，對輸水干渠進(jìn)行整治，新建曹妃甸供水泵站一座，增加曹妃甸區(qū)應(yīng)急供水能力。

灤下灌區(qū)為大（2）型灌區(qū)，曹妃甸供水泵站為?。?）型供水泵站，等別為Ⅳ等，其主體工程按4 級建筑物設(shè)計，次要部位按5 級建筑物設(shè)計。

曹妃甸供水泵站為曹妃甸區(qū)供水之取水泵站工程，電氣按三級負(fù)荷設(shè)計。

2 工程投資

唐山市灤河下游灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程工程預(yù)算總投資為7651.55 萬元。其中建筑工程為4414.76 萬元；機(jī)電設(shè)備及安裝工程957.70 萬元；金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝工程620.33 萬元；施工臨時工程為310.46 萬元；獨立費用為983.94 萬元；基本預(yù)備費為364.36 萬元。

3 泵站電源引接

本泵站為曹妃甸區(qū)應(yīng)急供水，作為備用供水泵站，電氣按三級負(fù)荷設(shè)計。取一路10kV電源作為供電電源。電源的來源與當(dāng)?shù)毓╇姴块T協(xié)商確定,電源通過架空線路引入泵站，再經(jīng)過一段埋地電纜進(jìn)入戶內(nèi)變電所為泵站供電，工程配電電壓等級分為10KV、380/220V。

4 泵站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計

4.1 主接線。泵站主要電氣設(shè)備為KQSN700-N19/518 水泵2臺，KQSN250-M9327 水泵1 臺，KQSN350-N13341 水泵1 臺。四臺取水水泵電壓等級分別為10KV、380V，站內(nèi)其余用電設(shè)備電壓為380V。本工程總裝機(jī)容量約860kW（包括動力及照明用電）。

結(jié)合工程具體內(nèi)容，以“先進(jìn)性、實用性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性”為設(shè)計宗旨。本工程設(shè)10/0.4KV配變電所一座，采用站變合一的供電管理方式。站變合一的供電方式及布置形式可將專用變電所的開關(guān)設(shè)備、保護(hù)控制設(shè)備同泵站同類設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一選擇和布置，在運行調(diào)度上，可在一定程度上簡化并減少管理人員。

配電電壓等級分為10KV 及0.4KV 兩種。本工程高壓水泵2臺，低壓水泵2 臺，根據(jù)水泵臺數(shù)及實際需要，10KV 系統(tǒng)和0.4KV系統(tǒng)均采用單母線不分段接線方式。這樣的接線方式，電氣回路橫向聯(lián)系較強(qiáng)，便于發(fā)展，接線簡單清晰，可以避免因誤操作而引起的故障。

10KV 電源供電用電設(shè)備為2 臺臥式水泵機(jī)組，功率為280KW異步電動機(jī)。一回10KV供電電源進(jìn)線，通過埋地電纜，進(jìn)入高壓配電室。線路通過10KV進(jìn)線柜，此柜有兩個主要功能：一是通斷、閉合電網(wǎng)與用戶間電路繼電保護(hù)功能指示電器，二是保護(hù)用戶供電線路、用電設(shè)備線路或設(shè)備發(fā)事故本保護(hù)。而后經(jīng)過母聯(lián)提升柜，通過垂直母線，將高壓母線引到了下方。再通過計量柜，實現(xiàn)對電量的計量。在計量柜后的電壓互感器及消弧消諧柜，一方面是可以對電壓進(jìn)行測量和保護(hù)，另一方面若線路中發(fā)生弧光接地過電壓，可將弧光接地轉(zhuǎn)化為金屬性接地，故障點因弧光過電壓為零而立即熄弧，使各相對地及相對相之間的操作過電壓均被限制到較低的水平，就大大降低了激發(fā)鐵磁諧振的可能性。高壓出線柜設(shè)置三臺，一臺出線為站內(nèi)為低壓設(shè)備供電的變壓器，另兩臺出線為10KV電壓等級水泵。電氣高壓部分主接線示意圖設(shè)計如圖1。

圖1 高壓主接線示意圖

低壓配電室電源進(jìn)線引自高壓配電柜變壓器出線回路。電源電纜通過室內(nèi)電纜溝由高壓柜至低壓配電室內(nèi)變壓器。電源經(jīng)變壓器后，供電電壓由10KV降至380V。

圖2 電氣低壓主接線示意圖

圖3 配電室布置圖

380V低壓供電系統(tǒng)用電設(shè)備主要有2 臺臥式水泵機(jī)組，配套電機(jī)功率分別為55KW、110KW；電動蝶閥10 個，配套電機(jī)功率0.12-1.1KW；加氯設(shè)備一套，配套電機(jī)功率為7.5KW;機(jī)井泵一套，配套電機(jī)功率7.5KW; 泵房設(shè)置電動天車一套，配套電機(jī)功率3.4KW；泵房設(shè)置設(shè)置潛水排污泵一套，配套電機(jī)功率0.75KW;泵房設(shè)置設(shè)置真空泵系統(tǒng)一套，配套電機(jī)功率為9KW;辦公樓用電系統(tǒng)一套，功率為30KW;設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，配套電機(jī)功率33KW。

系統(tǒng)根據(jù)《全國供用電規(guī)則》及《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》對功率因數(shù)的要求進(jìn)行無功功率補(bǔ)償設(shè)計，將電機(jī)功率因數(shù)提高到0.9以上，補(bǔ)償裝置放在GCS型無功功率補(bǔ)償柜內(nèi)，自動投切。電氣低壓部分主接線圖設(shè)計如圖2。

4.2 電動機(jī)起動方式。兩臺10KV 水泵機(jī)組采用變頻裝置開機(jī)，采用變頻啟動方式，可減小設(shè)備啟動時對設(shè)備沖擊力，也可減小啟動電流，減少對電網(wǎng)沖擊，更是可以實現(xiàn)無級變速，對供水速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。從實際工況及經(jīng)濟(jì)方面考慮，2 臺低壓水泵機(jī)組采用軟起動方式開機(jī)，以減小啟動時對設(shè)備及電網(wǎng)的沖擊。其余低壓用電設(shè)備均采用直接起動方式。

4.3 繼電保護(hù)和測量。高低壓進(jìn)線開關(guān)、出線開關(guān)的保護(hù)均采用綜合保護(hù)裝置，就地安裝在高低壓開關(guān)柜上。低壓進(jìn)、出線處采用帶復(fù)式脫扣器的自動空氣開關(guān)進(jìn)行保護(hù)，在電動機(jī)處由帶復(fù)式脫扣器的自動空氣開關(guān)保護(hù)，加熱繼電器作過載保護(hù)。

在10KV 高壓開關(guān)柜、10KV 主電機(jī)柜上配置綜合測量裝置。在0.4kV 電源進(jìn)線柜內(nèi)設(shè)：交流電流表、交流電壓表、有功功率表、無功功率表。所有測量儀表均采用數(shù)字式儀表。

4.4 計量。工程采用高供高計，動力照明統(tǒng)一計量。動力計量裝置安裝在高壓柜上，計量表計均安裝在專用計量屏內(nèi)。

5 設(shè)備選型及布置

10KV高壓開關(guān)柜選用KYN28-12 型金屬鎧裝中置式開關(guān)柜，開關(guān)柜內(nèi)采用永磁真空斷路器。高壓變頻裝置型號為HAR S VERT-A，變壓器選用SCB10 系列低損耗干式變壓器。低壓開關(guān)柜選用GCS型抽出式低壓開關(guān)柜，電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套銅芯電纜及交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套銅芯電纜。

10KV高壓開關(guān)柜、高壓變頻柜布置于泵閘管理房配電室內(nèi)；站用變壓器為戶內(nèi)變壓器，變壓器和低壓柜共同布置于低壓配電室。其余輔助設(shè)備（如閘門、清污機(jī)、傳送帶等）的控制箱等隨輔助設(shè)備分散就地布置。泵房至配電室設(shè)置電纜溝，各動力電纜沿電纜溝、電纜橋架及預(yù)埋電纜保護(hù)管敷設(shè)至機(jī)電設(shè)備。配電室布置如圖3。

6 接地保護(hù)與防雷

為保證人身與設(shè)備安全，所有電氣設(shè)備均應(yīng)可靠接地，380/220V系統(tǒng)采用TN-S接地方式。電氣系統(tǒng)的工作接地、設(shè)備的保護(hù)接地與建筑物防雷接地公用一個接地裝置，盡量利用建筑物內(nèi)鋼筋網(wǎng)作為自然接地體，接地電阻要求不大于1Ω。本工程設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)。

為防止建筑物遭受直擊雷，按三類建筑物防雷要求，各建筑物屋面上均裝設(shè)避雷帶作為接閃器。

7 照明

泵站照明按用途分為工作照明、事故照明。由交流380／220V站用電源供電。工作照明燈分布在所有需要照明的場所，事故照明燈分布在當(dāng)全站失電時仍需要繼續(xù)工作的重要場所及主要通道。當(dāng)發(fā)生事故交流電源消失時，事故照明燈具立即切換至自帶的直流電源，并維持30min 供電。主廠房照明燈具以金鹵燈為主光源。

照明網(wǎng)絡(luò)電壓采用380/220 中性點接地的三相四線制系統(tǒng)，照明配線采用阻燃型銅芯導(dǎo)線，敷設(shè)方式為穿管暗敷設(shè)。

曹妃甸供水泵站工程是供水工程，泵站的一次系統(tǒng)根據(jù)工程運行工況進(jìn)行了設(shè)計，滿足了工程的實際需要和運行要求，本文對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行了介紹與闡述。