曹妃甸供水泵站工程電氣一次設計

楊曉潔

（唐山市水利規劃設計研究院，河北 唐山063000）

1 工程概況

唐山市灤河下游灌區續建配套和節水改造工程位于灤河下游灌區，主要任務是對現有灌區干、支渠進行節水改造與配套。根據本區的自然特點、社會經濟特征，合理開發利用水資源、統籌兼顧，以農業灌溉為主基礎上，結合流域防洪要求，生態環境與環境保護等方面的建設。

通過本次輸水干渠整治工程，可有效改善工程現狀和輸水條件，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渠系利用系數提高一個百分點，可減少沖刷岸邊及淹地面積300畝，年可節水1000 萬m3，改善稻田灌溉面積3 萬畝，能增產稻谷1278 萬kg。

根據原規劃和灌區當前實際，為保證輸水干渠正常引水和渠道行洪安全，對輸水干渠進行整治，新建曹妃甸供水泵站一座，增加曹妃甸區應急供水能力。

灤下灌區為大（2）型灌區，曹妃甸供水泵站為小（1）型供水泵站，等別為Ⅳ等，其主體工程按4 級建筑物設計，次要部位按5 級建筑物設計。

曹妃甸供水泵站為曹妃甸區供水之取水泵站工程，電氣按三級負荷設計。

2 工程投資

唐山市灤河下游灌區續建配套和節水改造工程工程預算總投資為7651.55 萬元。其中建筑工程為4414.76 萬元；機電設備及安裝工程957.70 萬元；金屬結構設備及安裝工程620.33 萬元；施工臨時工程為310.46 萬元；獨立費用為983.94 萬元；基本預備費為364.36 萬元。

3 泵站電源引接

本泵站為曹妃甸區應急供水，作為備用供水泵站，電氣按三級負荷設計。取一路10kV電源作為供電電源。電源的來源與當地供電部門協商確定,電源通過架空線路引入泵站，再經過一段埋地電纜進入戶內變電所為泵站供電，工程配電電壓等級分為10KV、380/220V。

4 泵站電氣一次系統設計

4.1 主接線。泵站主要電氣設備為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，站內其余用電設備電壓為380V。本工程總裝機容量約860kW（包括動力及照明用電）。

結合工程具體內容，以“先進性、實用性、耐久性、經濟性”為設計宗旨。本工程設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設備、保護控制設備同泵站同類設備進行統一選擇和布置，在運行調度上，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，根據水泵臺數及實際需要，10KV 系統和0.4KV系統均采用單母線不分段接線方式。這樣的接線方式，電氣回路橫向聯系較強，便于發展，接線簡單清晰，可以避免因誤操作而引起的故障。

10KV 電源供電用電設備為2 臺臥式水泵機組，功率為280KW異步電動機。一回10KV供電電源進線，通過埋地電纜，進入高壓配電室。線路通過10KV進線柜，此柜有兩個主要功能：一是通斷、閉合電網與用戶間電路繼電保護功能指示電器，二是保護用戶供電線路、用電設備線路或設備發事故本保護。而后經過母聯提升柜，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行測量和保護，另一方面若線路中發生弧光接地過電壓，可將弧光接地轉化為金屬性接地，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，就大大降低了激發鐵磁諧振的可能性。高壓出線柜設置三臺，一臺出線為站內為低壓設備供電的變壓器，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計如圖1。

圖1 高壓主接線示意圖

低壓配電室電源進線引自高壓配電柜變壓器出線回路。電源電纜通過室內電纜溝由高壓柜至低壓配電室內變壓器。電源經變壓器后，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低壓供電系統用電設備主要有2 臺臥式水泵機組，配套電機功率分別為55KW、110KW；電動蝶閥10 個，配套電機功率0.12-1.1KW；加氯設備一套，配套電機功率為7.5KW;機井泵一套，配套電機功率7.5KW; 泵房設置電動天車一套，配套電機功率3.4KW；泵房設置設置潛水排污泵一套，配套電機功率0.75KW;泵房設置設置真空泵系統一套，配套電機功率為9KW;辦公樓用電系統一套，功率為30KW;設置空調系統，配套電機功率33KW。

系統根據《全國供用電規則》及《功率因數調整電費辦法》對功率因數的要求進行無功功率補償設計，將電機功率因數提高到0.9以上，補償裝置放在GCS型無功功率補償柜內，自動投切。電氣低壓部分主接線圖設計如圖2。

4.2 電動機起動方式。兩臺10KV 水泵機組采用變頻裝置開機，采用變頻啟動方式，可減小設備啟動時對設備沖擊力，也可減小啟動電流，減少對電網沖擊，更是可以實現無級變速，對供水速度進行調節。從實際工況及經濟方面考慮，2 臺低壓水泵機組采用軟起動方式開機，以減小啟動時對設備及電網的沖擊。其余低壓用電設備均采用直接起動方式。

4.3 繼電保護和測量。高低壓進線開關、出線開關的保護均采用綜合保護裝置，就地安裝在高低壓開關柜上。低壓進、出線處采用帶復式脫扣器的自動空氣開關進行保護，在電動機處由帶復式脫扣器的自動空氣開關保護，加熱繼電器作過載保護。

在10KV 高壓開關柜、10KV 主電機柜上配置綜合測量裝置。在0.4kV 電源進線柜內設：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字式儀表。

4.4 計量。工程采用高供高計，動力照明統一計量。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。

5 設備選型及布置

10KV高壓開關柜選用KYN28-12 型金屬鎧裝中置式開關柜，開關柜內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。低壓開關柜選用GCS型抽出式低壓開關柜，電纜采用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套銅芯電纜及交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅芯電纜。

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

6 接地保護與防雷

為保證人身與設備安全，所有電氣設備均應可靠接地，380/220V系統采用TN-S接地方式。電氣系統的工作接地、設備的保護接地與建筑物防雷接地公用一個接地裝置，盡量利用建筑物內鋼筋網作為自然接地體，接地電阻要求不大于1Ω。本工程設總等電位聯結。

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全站失電時仍需要繼續工作的重要場所及主要通道。當發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。

照明網絡電壓采用380/220 中性點接地的三相四線制系統，照明配線采用阻燃型銅芯導線，敷設方式為穿管暗敷設。

曹妃甸供水泵站工程是供水工程，泵站的一次系統根據工程運行工況進行了設計，滿足了工程的實際需要和運行要求，本文對設計內容進行了介紹與闡述。