塔山泵站電氣工程設計分析

于正委+謝德正

摘 要：在電氣工程設計中，應該盡量減少因變配電級數過多而產生的電能損耗，并設置電容器無功補償裝置，降低線路運行電流，減少線路損耗，供電線路的電壓損失應滿足規范的允許值，這在一定程度上提高了供電網絡的供電質量及網絡運行的經濟效益。文章主要結合塔山泵站工程電氣設計中的接入系統設計、電氣主接線以及設備選擇等進行了分析及研究。

關鍵詞：泵站 接入系統 主接線 設備

中圖分類號：C35 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0030-02

1 塔山泵站工程簡介

泵站是水利工程的重要組成部分，塔山泵站工程位于連云港市贛榆區2014年3月9日，省發改委批復了連云港市贛榆縣塔山泵的更新改造工程項目，同意對這個泵站進行更新改造。這個泵站建于20世紀70、80年代，經過多年運行，破損老化嚴重，已不能滿足生產生活需要。這次工程批復建設的主要內容為：按75%灌溉保證率、20年或30年一遇防洪標準設計，拆建原泵站，更新相關設施。工程建成后將對區域內的灌溉、防洪、排澇起重要作用。

2 泵站供電方式分析

2.1 負荷等級的確定

該工程的主要任務是在建泵站區。根據該工程特性以及電力負荷等級劃分的基本原則，灌區各泵站均屬于農業灌溉泵站，運行期間若突然中斷供電，停止供排水，將會因供電設備或線路檢修而延緩灌溉時間，對灌區的灌溉有一定的影響，但并不會因此造成重大經濟損失，更不會造成人身傷亡，也不會給灌區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。

2.2 泵站負荷及供電方式

該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。各泵站主變容量均較大，非運行期主變不宜輕載運行，因此，分別設有80 kVA站用變壓器一臺；根據各泵站裝機規模和負荷等級，本著最大程度利用當地現有供電設施就近供電的原則，基本確定了各泵站供電方案。

3 泵站電氣系統設計

3.1 供電電源引接方式

從塔山泵站的實際情況來看，該泵站是三級負荷泵站，供電電源使用的是單電源供電。供電電源根據電力部門批復意見電源引自贛榆區新河變電站，用單回路110 kV線路直接供電。

3.2 電氣主接線設計

塔山泵站使用的是經過水機專業提供的異步電動機，經過了解發現，為了提高功率因數，此次塔山泵站電氣工程采用的是4臺異步電動機，有高低壓補償，機組運行時，不需要投入無功補償裝置。

10 kV高壓配電母線使用的是單母線的接線方式，同時在兩段進線處設置電氣聯鎖，如果一路電源出現故障或者停電檢修的情況，塔山泵站的負荷時通過另一路電源來進行供電。低壓配電系統也是使用單母線分段的接線系統，并且設置母線聯絡開關。在正常情況下，變壓器同時投入使用，如果一個變壓器發生故障，那么另一臺變壓器也可以滿足泵站70%以上的符合。該配電系統接線十分簡單，操作方便，同時安全可靠，能夠滿足生產以及設備檢修的實際運行需要。塔山泵站的配電方式使用的是放射式配電，并且主要建筑物的動力電源分為兩路，分別由一、二段低壓母線來饋出一路電源，從而保障低壓配電系統的可靠以及安全運行。

4 泵站的電氣設備選擇及布置

4.1 電氣設備的選擇

（1）高壓開關柜。

該工程所使用的高壓開關柜主要包括10 kV高壓電纜進線+計量、10 kV PT柜、站變進線保護柜、10 kV主進線柜、10 kV主變進線保護柜、10 KV電容進線保護柜、10 kV電纜進線輔助柜、10 kV高壓電容補償柜、10 kV主水泵進線保護柜等共計42臺套，10 kV電機固態軟啟動柜8臺套；35 kV高壓電纜進線+計量、35 kV PT柜、站變進線保護柜、35 kV主進線柜、35 kV主變進線保護柜共6臺套。

（2）低壓開關柜。

該工程使用的低壓開關柜主要包括：主變低壓進線柜、水泵控制柜、低壓電容補償柜、主變低壓聯絡柜、站變低壓進線柜、站變照明配電柜、站變動力配電柜等43臺套；電動蝶閥控制箱、真空泵控制箱、電磁閥控制箱、風機控制箱等16臺套。

（3）變壓器。

1臺SCB10-1250/10、3臺SCB10-800/10、4臺SC10-80/10、1臺S11-80/35、2臺S11-1000/35共11臺套。10/0.4 kV變壓器選用免維護干式變壓器，接線方式是采用D.Yn11結線組別。

（4）直流電源屏。

直流電源屏主要是選用帶微機控制的直流電源屏。內裝有66 Ah免維護的鉛酸蓄電池。另外，直流電源屏的輸入電壓是三相220 V的交流，輸出電壓是單相-110 V直流。輸出的回路數是6回路，并且電流不小于15 A。

（5）電線電纜。

在塔山泵站的電線電纜選擇中，10 kV的電力電纜以及0.4 kV低壓電纜采用的是YJV交聯聚乙烯絕緣電力電纜，控制電纜為KVV電纜。另外，PLC用數據電纜選用的是DJYPVP型的對絞屏蔽電纜，室外直埋電纜采用的是鎧裝電纜。

（6）電動機。

在以往泵站的電氣工程設計中，由于機組的容量一般很小，并且工程的重要性要求不高，使得對電機的要求也不高，很少進行綜合性的比選。近年來，由于泵站工程的裝機總容量以及單機容量逐漸增加，有的單機已經達到10 MW。因此，選擇合適的電動機對于泵站工程長期合理的運行有著十分重要的意義。

4.2 電氣設備的布置

根據塔山泵站土建以及電氣設計的要求，塔山泵站的高壓柜采用的是單列布置方式，并且安裝在高壓室內，開關柜與主變壓器、開關柜和站用變壓器之間采用35 kV-YJV22-3×35電纜連接。主變壓器布置在主變壓器室，因為其帶的負載比較簡單，同時低壓設備與主變壓器之間的距離比較近。為了節約成本，直接選擇了35/0.4型的主變壓器，二次電壓是400 V。通過這種布置方法，不僅能夠減少投資，同時也能減少電氣連接，最終有利于優化塔山泵站電氣工程的整體設計以及整體性價比。另外，低壓開關柜是布置在低壓配電室中，因為連接的距離十分近，并且在一個主廠房內，因此，用低壓母線槽來連接主變壓低側以及低壓配電柜。然后依據連接的距離來設計母線槽的長度，最終計算的長度為3 m。

5 塔山泵站電氣繼電器保護設計

在電力供電系統中，繼電器保護是一個非常重要的組成部分。因此，在繼電器設備的選擇上應該符合安全性、快速性以及靈敏性等幾個方面，同時在設計的過程中也應該滿足繼電器保護等相關技術規程。依據我國的相關規定，在塔山泵站的繼電器保護中，對于3～66 kV的供電線路，應該在相間裝設短路保護，并且每相裝設接地保護以及過負荷保護，電力變壓器應裝設相應的單相接地、匝間短路、過電流、過負荷的保護裝置。在站用變的保護上主要缺少過電流保護、過負荷保護、零序過流保護。

6 結語

該文針對塔山泵站電氣工程的設計進行了研究以及分析。泵站電氣設計水平的高低影響著泵站是不是經濟實用、先進可靠，節能環保、運行檢修簡單方便和工作人員的安全有沒有保障等。作為設計工作人員，要不斷地學習，除熟悉掌握水利專業的電氣設計標準，還要了解工業、建筑、市政等其他行業的規范，要考慮結合工程實際需要，引進先進的產品和技術，為泵站高效運行打好基礎，為連云港水利事業提供技術服務。

參考文獻

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