中部城市引松供水工程鵝頭嶺泵站電氣部分優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

摘 要：設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，電氣專業(yè)在確定主接線時(shí)必須進(jìn)行充分論證。對分期過渡工程注意永、臨結(jié)合問題。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計(jì) 直配線防雷 投資 工期

中圖分類號：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0096-01

鵝頭嶺泵站為中部城市引松供水工程中的一個(gè)支線工程，是我省六個(gè)重點(diǎn)水利項(xiàng)目工程之一。該泵站裝機(jī)800kW機(jī)組兩臺，一臺工作，一臺備用，系統(tǒng)供電電源電壓為10 kV。

在此工程設(shè)計(jì)中，我們十分重視對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化問題，認(rèn)真貫徹執(zhí)行目前國家積極倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”的文件精神。立足為業(yè)主提供一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越的工程。此工程的設(shè)計(jì)，我們主要解決了兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是優(yōu)化電氣主接線，取消泵站降壓變電站，采用直配線供電方案。二是對泵站裝機(jī)的臨時(shí)方案過渡到永久方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 優(yōu)化電氣主接線，取消降壓變電站，采用直配線供電

電力系統(tǒng)對本泵站的供電電壓等級為10 kV。如果泵站電動(dòng)機(jī)機(jī)端電壓采用6 kV，那么與之配套的設(shè)計(jì)方案就是需要將10 kV電壓降到6 kV，即該泵站必須設(shè)有變電站，設(shè)置降壓變壓器及變壓器高、低壓側(cè)相應(yīng)的斷路器、隔離開關(guān)及電流互感器、電壓互感器以及相應(yīng)的二次控制保護(hù)設(shè)備。

此方案特點(diǎn)有幾下幾點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)。

（1）因泵站設(shè)有主變壓器防雷要求相對簡單。

缺點(diǎn)。

（1）泵站電機(jī)機(jī)端電壓與系統(tǒng)供電電源電壓等級接近，設(shè)置變電站合理性差。

（2）高壓開關(guān)柜及二次控制保護(hù)屏的數(shù)量明顯增多，使控制保護(hù)系統(tǒng)變得復(fù)雜，設(shè)備投資加大，操作、維護(hù)復(fù)雜，同時(shí)也降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（3）增加了土建占地面積。

（4）加大了現(xiàn)場運(yùn)行維護(hù)人員的工作量。

（5）由于采用了主變壓器電能損耗大幅增加。

（6）設(shè)備投資顯著增高。

針對上述特點(diǎn)，我們在確定機(jī)端電壓時(shí)結(jié)合進(jìn)線電壓等級進(jìn)行了充分論證。800 kW機(jī)組采用10 kV電壓等級比采用6 kV電壓等級每臺價(jià)格高出3萬元左右，可見機(jī)組價(jià)格差異較小。具體方案比較為：采用10 kV直配線供電方案，可節(jié)省一臺2000 kVA有載調(diào)壓主變壓器；減少一回主變高壓側(cè)10 kV間隔及一回主變低壓側(cè)6 kV間隔；由于取消了主變壓器則不需在戶外設(shè)變電站，節(jié)省了占地面積；6 kV和10 kV高壓開關(guān)柜數(shù)量和二次控制保護(hù)盤的數(shù)量將明顯減少，縮小了廠房尺寸；電纜可節(jié)省三分之一；由于取消了主變壓器使二次控制保護(hù)方案大為簡化，泵站運(yùn)行的可靠性和靈活性將明顯提高；運(yùn)行、維護(hù)操作程序變得簡單；維護(hù)工作量減小很多。

由于目前金屬的大幅度漲價(jià)，變壓器和電纜漲幅幾乎翻倍。僅電纜一項(xiàng)就可節(jié)省原投資的三分之一左右。取消了主變壓器使每年節(jié)省的變壓器損耗資金達(dá)22萬元。減少變損是目前國家強(qiáng)力推廣的“節(jié)能減排”的要求。經(jīng)過詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用直配線供電方案后，整個(gè)工程僅電氣部分投資就可節(jié)省140萬元（有載調(diào)壓變壓器30萬元，10 kV間隔20萬元，6 kV間隔18萬元，電力電纜和控制電纜部分50萬元，電能損耗22萬元），這里尚不包含土建部分投資、安裝費(fèi)及年運(yùn)行費(fèi)用等；同時(shí)每年運(yùn)行人員維護(hù)工作量都將大大降低；隨著主變壓器及其對應(yīng)的一、二次設(shè)備以及相應(yīng)的控制保護(hù)設(shè)備的減少，使系統(tǒng)的運(yùn)行操作更為安全、靈活、方便，設(shè)備故障的機(jī)遇將會(huì)明顯降低，有效的提高了泵站運(yùn)行的可靠性及靈活性?？梢姍C(jī)端電壓采用10 kV方案技術(shù)合理，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)越于6 kV方案。

2 采用直配線供電方案后對于泵站防雷的優(yōu)化設(shè)計(jì)

采用直配線供電方案隨之而來為設(shè)計(jì)部門帶來了比較棘手的就是直配線的防雷問題。

按照規(guī)范規(guī)定：1500 kW及以下電機(jī)防止直擊雷保護(hù)需在電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)上裝設(shè)閥式避雷器；在機(jī)端母線的每一相上裝設(shè)一組避雷器及0.25～0.5微法的電容；在直配線進(jìn)線端設(shè)兩組避雷器，同時(shí)要求第一組避雷器距機(jī)端母線電纜長度為30～50 m，第二組避雷器距第一組避雷器距離為50～100 m。

由于該工程征地困難，致使進(jìn)線段必須采用電力電纜暗敷于地下，長度達(dá)到920 m，嚴(yán)重超出了規(guī)范規(guī)定的防雷保護(hù)段電纜長度要求。因?yàn)檫M(jìn)線段帶金屬外皮的電纜具有限制雷電流峰值及分流的作用。但電纜的長度又不能太長，否則雷電流波頭在電纜中反復(fù)疊加，如不能正常泄放，最終可能會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣擊穿，引發(fā)電氣事故。

針對這一情況我們進(jìn)行了大量的調(diào)研工作，向防雷專家咨詢，并多次到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，但當(dāng)時(shí)現(xiàn)場已按電力主管部門的意見提前將10 kV進(jìn)線段電纜敷設(shè)完畢，且每段電纜間距按230 m遠(yuǎn)設(shè)一個(gè)接線箱。這就造成了我們已經(jīng)確定的設(shè)計(jì)方案無法實(shí)施，經(jīng)過反復(fù)論證我們提出了在每段電纜連接線箱內(nèi)設(shè)一組氧化鋅避雷器，其他參數(shù)經(jīng)詳細(xì)計(jì)算后確認(rèn)滿足要求，從而有效的解決了該泵站直配線的防雷問題。

3 對裝機(jī)容量由臨時(shí)方案過渡到永久方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)接近尾聲時(shí)，業(yè)主根據(jù)用戶急需用水的要求，提出將800 kW機(jī)組換成400 kW臨時(shí)機(jī)組，且要求提前3個(gè)月時(shí)間投入運(yùn)行，運(yùn)行2個(gè)月時(shí)間后再將小機(jī)組拆除，裝上800 kW機(jī)組。這是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。如果大、小機(jī)組采用兩套裝置，不但浪費(fèi)資金，更主要的是有些設(shè)備生產(chǎn)廠家再重新進(jìn)行加工制造在時(shí)間上根本來不及，我們必須從現(xiàn)有已經(jīng)訂貨的設(shè)備上做文章，使其即滿足臨時(shí)機(jī)組運(yùn)行方案又能滿足永久性方案的要求。對此我們做了大量工作，對每個(gè)設(shè)備都逐一進(jìn)行了重新的復(fù)核及校驗(yàn)工作，保證了設(shè)計(jì)方案在大、小機(jī)組兩種運(yùn)行工況下均可采用同一套電器設(shè)備。這樣，即節(jié)省了設(shè)備投資，同時(shí)又避免了更換設(shè)備所需的時(shí)間、縮短了施工、安裝、調(diào)試的周期。使得工程得以提前完成。

4 設(shè)計(jì)體會(huì)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

該工程投入運(yùn)行已三年，實(shí)踐證明，采用的直配線供電方案和對裝機(jī)容量由臨時(shí)方案過渡到永久方案進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是十分正確和合理的，現(xiàn)場運(yùn)行安全、可靠，操作方便，維護(hù)簡單。

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為業(yè)主節(jié)省了很大一筆投資，大大縮短了施工安裝工期，減少了運(yùn)行維護(hù)人員的工作量，每年都將為業(yè)主節(jié)省電費(fèi)22萬元左右。三年來，泵站運(yùn)行狀況良好，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，業(yè)主對此十分滿意。

通過這一工程設(shè)計(jì)，我們深深感到：設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)過程中必須時(shí)刻為業(yè)主著想，注重優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)橐粋€(gè)好的設(shè)計(jì)成果不但會(huì)保證工程安全可靠的運(yùn)行、為業(yè)主節(jié)省大量投資、縮短施工工期、使工程早日發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對于推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、促進(jìn)專業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展都將有著重要而深遠(yuǎn)的意義。