污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

賴英

（中機中聯(lián)工程有限公司　重慶市　400039）

污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

賴英

（中機中聯(lián)工程有限公司重慶市400039）

污水處理廠供電系統(tǒng)可靠性是一項繁雜的系統(tǒng)工程，其顯著的特點就是技術(shù)與管理的結(jié)合，是全員全過程管理。而這個管理過程涉及到設(shè)計、安裝、運行、維護、試驗等諸多方面和因素，牽涉到輸配電、用電等各個環(huán)節(jié)的科學(xué)控制。本文重點就污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計進行了研究。

污水處理廠；供配電；系統(tǒng)設(shè)計

引言

污水處理廠供配電工程設(shè)計過程中，在遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)范的情況下，兼顧系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性是非常必要的，本文主要對污水處理廠供配電工程設(shè)計進行研究，希望對實際的供配電系統(tǒng)設(shè)計工作具有一定的參考價值。

1　污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

1.1污水處理廠負荷的計算

在開展污水處理廠供配電工程設(shè)計的過程中，對其總的負荷開展計算是非常必要的，這主要是由于在車間變電所的變壓器上存在功率損耗，在對變電所的總降壓開展計算時，需要對相關(guān)的功率損耗予以全面的考慮，這樣才能進行全廠總變電所高壓側(cè)負荷、總功率因數(shù)等值的計算。為了能夠?qū)τ嬎憬Y(jié)果進行對比分析，還需要詳細地列出相關(guān)的負荷計算表。

1.2污水處理廠總變電所位置的選擇

在選擇供配電系統(tǒng)總變電所的位置時，需要在考慮高壓電源進線方向等影響因素的基礎(chǔ)上，選擇出合理的位置，總變電所的位置應(yīng)位于污水處理廠負荷中心，臨近用電量較大的廠房。在確定變壓器容量及臺數(shù)的過程中，不僅要對全廠的負荷進行詳細計算，還需要綜合土建與工藝等方面專家的意見，以便于能夠很好地滿足污水處理廠將來的擴建與備用需求。

1.3污水處理廠總變電所主接線的設(shè)計

在污水處理廠總變電所主接線的設(shè)計過程中，要保證其可靠性與安全性，一般采用高壓雙電源供電方式，電房之間環(huán)環(huán)相扣，靈活地轉(zhuǎn)供電；同時還應(yīng)該考慮到未來設(shè)備維修的方便性與可操作性。

1.4廠區(qū)高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

廠區(qū)的高壓配電系統(tǒng)是整個污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中非常重要的設(shè)計內(nèi)容，在開展相關(guān)設(shè)計的過程中，不僅要保證其能夠很好地滿足相關(guān)設(shè)計條件，還要考慮其經(jīng)濟合理性，依據(jù)場內(nèi)負荷的實際情況，綜合考慮總變電所的位置、負荷布局等因素，然后再確定出廠區(qū)配電電壓，根據(jù)變電站及高壓進線不穩(wěn)定等情況可以考慮選用有載調(diào)壓油浸式變壓器。高壓柜應(yīng)選擇鎧裝移開式中置柜，方便日常操作，低壓柜應(yīng)選擇開關(guān)方便更換、造價相對便宜的固定式開關(guān)柜，當(dāng)2臺或以上變壓器聯(lián)絡(luò)使用時，應(yīng)有可靠的聯(lián)鎖功能；低壓電流通常較大，對于1250kVA及以上的變壓器，其低壓側(cè)至低壓總進線柜宜采用封閉母線槽連接。

1.5保護裝置的設(shè)計

由于工頻電氣量參數(shù)會隨著電力系統(tǒng)的變化而發(fā)生一定的變化，一旦電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障，就會導(dǎo)致工頻電氣量的相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化，因此在供配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計過程中，需要依據(jù)系統(tǒng)實際特點，設(shè)計出相關(guān)的繼電保護裝置，保護一般分為過流、速斷、零序、瓦斯等形式；另一方面，在變電所高壓側(cè)與低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇過程中，應(yīng)將各個回路所對應(yīng)的額定值、計算負荷、短路電流計算數(shù)據(jù)等作為依據(jù)開展選擇，在作出初步的選擇之后，還需要對其開展熱穩(wěn)定檢驗與力檢驗。為保證電氣設(shè)備的選擇與校驗的合理性，還需要開展繼電保護裝置的整定計算，這就涉及短路電流的計算問題，在實際的計算過程中，可以依據(jù)無限容量系統(tǒng)供電開展短路電流的計算，依據(jù)系統(tǒng)運行方式的不同，結(jié)合相應(yīng)的短路參數(shù)，計算得到各個點的兩相及三相的短路電流；繼電保護過程中，針對大型的用電可靠性要求較高的污水處理廠，應(yīng)選用直流屏供電，直流屏選取要合理，不宜過大或過小，應(yīng)根據(jù)需用保護的斷路器臺數(shù)進行選擇。

2　水廠節(jié)電技術(shù)探討

2.1優(yōu)化供電電氣的選型和設(shè)計

（1）合理安排配電中心位置。由于供電線路導(dǎo)線電阻的存在，電力傳輸時會造成大量的電能損耗，通常，供電傳輸線路造成的電能損耗占所輸送電能的5～7％。輸電線路導(dǎo)線的損耗和導(dǎo)線電流的平方成正比，與電壓的平方成反比，因此，將10/0.4kV低配間直接安排在二級泵房、沖洗泵房等負荷中心，可以較大幅度減少供電線路損耗。

（2）采用無功功率補償措施。水廠水泵均采用交流異步電動機，因設(shè)計及使用等方面的原因，電動機自然功率因數(shù)一般約為cosφ=0.7，對異步電動機進行無功功率補償，可顯著提高功率因數(shù)、節(jié)約電能。對于二級泵房10kV變頻調(diào)速電機，其變頻調(diào)速裝置為成套產(chǎn)品，調(diào)速范圍可保持高功率因數(shù)（>95％），無須使用外部功率因數(shù)補償裝置；對于定速泵則可采用單機補償方式，補償后使電動機功率因數(shù)>90％。通常在二級泵房和沖洗泵房旁的10/ 0.4kV低配中心低壓側(cè)每段母排處設(shè)電力電容器集中補償方式（配無功功率自動補償控制器），補償后功率因數(shù)達到90％以上。

（3）合理選配變壓器。據(jù)文獻記載，非晶合金鐵心變壓器的鐵損僅為硅鋼變壓器的1/5，選用非晶合金鐵心變壓器將顯著降低變壓器鐵損，減少電能損耗。同時，應(yīng)合理配備變壓器容量，實踐證明，當(dāng)負載容量為認定容量的65～75％時，變壓器效率最高，損耗最小。據(jù)有關(guān)資料分析，變壓器處于最佳經(jīng)濟運行狀態(tài)時可使變壓器能耗下降10％左右。

2.2改進低壓配電的無功補償

無功補償?shù)闹饕惺胶头稚⑹絻煞N補償方式。分散式就地補償?shù)闹饕獌?yōu)點就是簡潔并且可靠性好。這種方式的補償只需要通過將一個合適的電容并聯(lián)到用電器上即可實現(xiàn)，這樣不僅省去了一些不必要的保護設(shè)備，還能增大電網(wǎng)的功率因數(shù)，減小線路的損耗，并避免了路末端產(chǎn)生嚴重的電壓波動現(xiàn)象。污水處理廠的用電負荷一般都不分散，所以可以使用低配帶電的集中式補償。

2.3改進照明系統(tǒng)

污水處理廠的照明系統(tǒng)主要是迎來增強工作人員操作時的視覺觀察。因此，在可以符合工作人員視覺觀察要求的基礎(chǔ)上應(yīng)該盡可能的降低照明系統(tǒng)的電能損耗，并積極利用太陽能。國家有關(guān)照明標(biāo)準(zhǔn)對具體施工環(huán)境做出了詳細的照明標(biāo)準(zhǔn)說明，所以在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)盡量符合相關(guān)照明標(biāo)準(zhǔn)。污水處理廠的照明設(shè)施主要分布在辦公大樓、車間室內(nèi)、廠區(qū)室外等地，其照明需求量較大，所以照明系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當(dāng)盡量做到自動化控制開關(guān)，充分利用聲控、光控、時空以及區(qū)域控制等智能開關(guān)進行最大程度的電能節(jié)約。

2.4自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化

對自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)主要做到：選取抗干擾能力強的設(shè)施設(shè)備，增強其工作的可靠性能、安全性能以及穩(wěn)定性能；爭取做到投入最低，性能最好的高性價比設(shè)計；保證可以對系統(tǒng)進行相應(yīng)的系統(tǒng)升級和改造，增加系統(tǒng)的拓展性能；要求自動控制系統(tǒng)的各個軟硬件組成部分具有較好的通用性，使其可以進行隨時更換；系統(tǒng)必須可以進行多方面的控制工作，使其擁有一定的兼容性；力求保持系統(tǒng)的開放性，以此滿足污水處理廠的各種生產(chǎn)工作要求。

根據(jù)污水處理廠的工作環(huán)節(jié)、設(shè)施廠房的分布以及工作管理等需求，自動控制系統(tǒng)可以設(shè)計為集散式的控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)設(shè)置為三個級別，分別為各區(qū)域設(shè)備信號、操控站以及集中操作站，各個級別之間可以通過相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)進行溝通，及時進行信息的傳遞溝通與分享。

3　結(jié)束語

污水處理廠涉及到的工作步驟繁多，因此對其進行的電能節(jié)能優(yōu)化措施也比較多，處理廠還可以根據(jù)各自廠區(qū)的自身特點，因地制宜的制定其他有效的節(jié)能措施，以提高污水處理廠的電能使用效率。由于本文篇幅和筆者能力的限制，本文中很多問題都沒能進行深入的展開，但筆者希望以上論述可以為廣大從業(yè)人員提供一定的借鑒和幫助。

[1]呂春光.污水處理廠供配電調(diào)度SCADA系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（19）：58～59.

[2]郅擎宇，宋偉.城市10kV配電工程典型設(shè)計研究[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2012（11）：37～38.

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1673-0038（2015）27-0269-02

2015-6-13