濱湖洼地治理世行貸款項(xiàng)目泵站電氣設(shè)計(jì)

張　　梅，安月蘭，張開河

（1.濟(jì)寧市水利局，山東 濟(jì)寧 272019；2.濟(jì)寧市黃淮水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)寧 272019）

濱湖洼地治理世行貸款項(xiàng)目泵站電氣設(shè)計(jì)

張梅1，安月蘭2，張開河1

（1.濟(jì)寧市水利局，山東 濟(jì)寧 272019；2.濟(jì)寧市黃淮水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)寧 272019）

結(jié)合南四湖周邊濱湖洼地治理世行貸款項(xiàng)目，對(duì)排灌泵站電氣設(shè)計(jì)要求、電氣設(shè)計(jì)主要內(nèi)容進(jìn)行了闡述，并由此設(shè)計(jì)展開探討。

南四湖；濱湖洼地；小型泵站；電氣設(shè)計(jì)

濟(jì)寧市境內(nèi)地貌多樣，其中南四湖洼地和湖泊面積占全市面積的31%以上，該區(qū)域是洪澇災(zāi)害頻發(fā)區(qū)，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)及群眾生活。近幾年，在南四湖濱湖區(qū)實(shí)施了南四湖周邊濱湖洼地治理世行貸款項(xiàng)目，建設(shè)中由于小型排灌泵站排灌靈活、工程簡(jiǎn)易、投資小、見效快，一大批小型排灌泵站得以建設(shè)治理，改善了農(nóng)田排灌條件，有效控制了項(xiàng)目區(qū)的旱澇災(zāi)害。排灌站電氣設(shè)計(jì)有別于其他土建工程設(shè)計(jì)，文章結(jié)合該項(xiàng)目泵站電氣設(shè)計(jì)作簡(jiǎn)要探討。

1　電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容

南四湖周邊濱湖洼地治理世行貸款項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)主要包括43座排灌站，其中新建泵站2座，重建6座，維修加固35座。目前，農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)過(guò)新一輪改造，變電所10kV各分支線路出線供電可靠性較高，可以滿足排灌泵站供電需求，因此設(shè)計(jì)只做各站10kV電源線路終端桿以內(nèi)變配電設(shè)計(jì)，10kV架空線路只計(jì)列投資。

1.1接入電力系統(tǒng)方式

1）負(fù)荷等級(jí)及供電電源。項(xiàng)目主要負(fù)荷為泵站水泵配套電動(dòng)機(jī)，根據(jù)規(guī)范化為三級(jí)負(fù)荷。經(jīng)實(shí)地勘察，項(xiàng)目區(qū)43座泵站附近均有10kV線路經(jīng)過(guò)。根據(jù)泵站的計(jì)算負(fù)荷，供電距離及項(xiàng)目區(qū)電網(wǎng)能供電的電源電壓，為節(jié)約投資，供電方案經(jīng)與當(dāng)?shù)毓╇姽緟f(xié)商，同意新建泵站通過(guò)T接的方式由系統(tǒng)取得電源，重建泵站采用原輸電線路供電只對(duì)部分供電支線進(jìn)行改造，維修加固泵站輸電線路對(duì)已損毀線路進(jìn)行更新。

2）變壓器容量的計(jì)算。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)主變壓器容量的選擇2011年前按照原 《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50265-97)附錄D（D.0.1）公式計(jì)算。鑒于泵站主電動(dòng)機(jī)單機(jī)容量較大，持續(xù)運(yùn)行，占泵站總用電量的絕大部分；泵站用電設(shè)備容量小，短時(shí)運(yùn)行方式居多，在泵站總用電量中的比例也很小，將兩者分開計(jì)算。根據(jù)水機(jī)專業(yè)提供的軸功率，參照電機(jī)樣本查得各電機(jī)參數(shù)，然后計(jì)算主要用電負(fù)荷，根據(jù)用電負(fù)荷，合理選擇變壓器的容量，使變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式確定。按其他機(jī)組正常運(yùn)行，供電系統(tǒng)最小運(yùn)行方式和最不利1臺(tái)機(jī)組起動(dòng)工況計(jì)算，根據(jù)各站參數(shù)，按照《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版））表6-16電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)公式分別計(jì)算出電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電壓下降計(jì)算成果。經(jīng)計(jì)算，母線電壓降滿足 《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50265-2010)和《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50055-93)對(duì)機(jī)組起動(dòng)母線電壓降小于15%的要求，故各泵站均采用直接起動(dòng)方式。

4）功率因數(shù)補(bǔ)償方式確定。根據(jù)電力部門對(duì)用戶功率因數(shù)要求和站自然功率因數(shù)的實(shí)際情況，須對(duì)站進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償，采用低壓自動(dòng)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，按照《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）表1-9，本設(shè)計(jì)使各站補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.95，根據(jù)公式Qc=Pc（tgφ1-tgφ2）計(jì)算各泵站無(wú)功補(bǔ)償量。

1.2電氣主接線設(shè)計(jì)

電氣主接線設(shè)計(jì)是泵站電氣設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)設(shè)備選擇和布置，保護(hù)和控制方式等有較大影響。該項(xiàng)目10kV電源進(jìn)線經(jīng)跌開式熔斷器與主變壓器高壓側(cè)連接，主變壓器低壓側(cè)經(jīng)低壓斷路器接入0.4kV母線，各機(jī)組電源均由該母線引接。站用變壓器低壓側(cè)經(jīng)低壓斷路器接入0.4kV母線，0.4kV低壓側(cè)為單母線，照明、管理及其他設(shè)施電源均由該母線引接。

1.3主要電氣設(shè)備的選擇

1）主電動(dòng)機(jī)選型。根據(jù)水機(jī)提供的軸功率和轉(zhuǎn)速，結(jié)合排灌站工況，選用Y2系列電動(dòng)機(jī)可滿足要求。依據(jù)水機(jī)專業(yè)的計(jì)算成果，選擇出主電動(dòng)機(jī)型號(hào)及參數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)與同步電動(dòng)機(jī)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，運(yùn)行和維護(hù)方便，選電動(dòng)機(jī)時(shí)低壓異步鼠籠電機(jī)是首選。

2）主要電器設(shè)備及載流導(dǎo)體選擇。項(xiàng)目區(qū)排灌泵站一般靠近排灌區(qū)，以低壓機(jī)組為主，單機(jī)容量不大，裝機(jī)臺(tái)數(shù)不多，選用一臺(tái)主變，同時(shí)各站分別配用一臺(tái)站用變壓器供泵站照明、管理設(shè)施及其他設(shè)備用電。目前國(guó)家推廣使用的S10、S11系列變壓器與 S9系列相比，空載損耗平均降低30%,尤其是空載電流平均下降70%,變壓器噪音水平下降7～10dB，價(jià)格都相差不大，本次設(shè)計(jì)中優(yōu)選S11系列配電變壓器，依據(jù)排灌站各自計(jì)算成果進(jìn)行選擇其他相應(yīng)設(shè)備及導(dǎo)體。

1.4過(guò)電壓保護(hù)及接地

1）過(guò)電壓保護(hù)。為防止雷電波侵入，在電源進(jìn)線終端桿上及變壓器高壓側(cè)設(shè)避雷器，站變低壓配電柜0.4kV母線設(shè)浪涌保護(hù)器。為防止直擊雷，在機(jī)房屋頂挑檐設(shè)避雷帶。

2）接地裝置。工作接地、保護(hù)接地、防雷接地均利用廠房基礎(chǔ)鋼筋自然接地極和角鋼人工接地極結(jié)合構(gòu)成的接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于4Ω。電源PEN線在低壓配電柜處接地，采用TN-S接地系統(tǒng)。配電柜箱體、電動(dòng)機(jī)外殼等均通過(guò)PE線可靠接地，設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)。

1.5繼電保護(hù)、控制、測(cè)量和操作電源

1）控制、保護(hù)與操作電源。變壓器10kV側(cè)采用跌落式熔斷器控制和作短路保護(hù)，0.4kV側(cè)采用低壓斷路器作控制和瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)電流脫扣器作短路保護(hù)，利用斷路器長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器作過(guò)載保護(hù)；電動(dòng)機(jī)控制回路，利用交流接觸器作電動(dòng)機(jī)的控制，利用低壓斷路器過(guò)電流脫扣器作為電動(dòng)機(jī)短路和接地故障保護(hù)，利用熱繼電器作缺相和過(guò)負(fù)荷保護(hù)，利用交流接觸器低壓釋放特性作為電動(dòng)機(jī)的低壓保護(hù)。在機(jī)旁設(shè)置按鈕控制箱。操作控制電源為交流，各操作控制電源均從各自的配電屏引接，所有的電動(dòng)開關(guān)跳、合閘均可在各自的配電屏上通過(guò)操作按鈕完成。

2）測(cè)量表計(jì)。泵站主要電氣設(shè)備裝有相應(yīng)的測(cè)量裝置。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)供電部門要求，采用高供低計(jì)方式，變壓器低壓回路設(shè)置交流電壓表、交流電流表、電能計(jì)量表。低壓各主要出線回路均設(shè)交流電流表。

1.6信號(hào)、通信設(shè)計(jì)

主變、站變、電動(dòng)機(jī)各控制回路設(shè)有一對(duì)一的跳、合閘燈光信號(hào)，機(jī)旁按鈕控制箱上設(shè)有信號(hào)燈，設(shè)電話作為對(duì)外通信工具。

1.7電氣設(shè)備布置

電動(dòng)機(jī)在主廠房成“一”字形布置，各電動(dòng)機(jī)按鈕控制箱布置在主廠房?jī)?nèi)靠近電動(dòng)機(jī)旁，距地1.4m墻上明裝；主變壓器布置在單獨(dú)變壓器室內(nèi)，低壓配電屏在低壓配電室內(nèi)面對(duì)面布置；站用變壓器采用室外柱上安裝布置形式。

1.8照明設(shè)計(jì)

泵站設(shè)有正常工作照明、事故照明裝置。各站設(shè)一個(gè)照明配電箱，安裝方式為墻內(nèi)暗設(shè)。工作照明電源由站用電系統(tǒng)的380/220V中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)供電，照明裝置電壓采用交流220V；各房間均設(shè)有相應(yīng)照明燈具。事故照明采用自帶蓄電池的應(yīng)急燈。

2　有關(guān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)探討

2.1電氣設(shè)備采購(gòu)及安裝

世行貸款項(xiàng)目與國(guó)內(nèi)項(xiàng)目電氣設(shè)備采購(gòu)形式不一致，世行貸款項(xiàng)目為低價(jià)采購(gòu)，最常用的方法是競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)，不按照綜合評(píng)分確定中標(biāo)商，不編制標(biāo)底，而是根據(jù)投標(biāo)商所報(bào)單價(jià)，依據(jù)招標(biāo)文件中提供的工程量，評(píng)出最低價(jià)中標(biāo)。在實(shí)際操作中，投標(biāo)企業(yè)大多忽視時(shí)效性，往往通過(guò)壓低造價(jià)而中標(biāo)。為避免中標(biāo)企業(yè)采購(gòu)設(shè)備與地方電力部門要求不一致，項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)收集地方有關(guān)電力資料，設(shè)計(jì)方案及時(shí)進(jìn)行溝通；同時(shí)抽取評(píng)標(biāo)專家時(shí)，建議電氣設(shè)備采購(gòu)讓電力系統(tǒng)的供配電專家參與評(píng)標(biāo)，盡量精準(zhǔn)選定中標(biāo)單位，使設(shè)備的購(gòu)置與安裝符合地方電力要求，促進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施。

2.2電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施

排灌站是水利工程的重要組成部分，僅本次世行貸款項(xiàng)目中就治理排灌站43座。今后，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源日趨緊缺，建設(shè)節(jié)水型社會(huì)迫切需要開發(fā)利用地表水，排灌站工程及引調(diào)水泵站工程建設(shè)將與日俱增，電氣設(shè)計(jì)將依然扮演重要角色?！肮?jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境”是一項(xiàng)基本國(guó)策，濟(jì)寧市泵站節(jié)能改造潛力和空間較大，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)將成為電氣設(shè)計(jì)人員今后認(rèn)真研究的課題，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，選電機(jī)優(yōu)選鼠籠型異步機(jī)，在規(guī)范允許下優(yōu)選直接啟動(dòng)。變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率宜為0.45~0.8左右，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。電氣主接線在滿足可靠性前提下應(yīng)盡量減少接線，選擇低耗節(jié)能型設(shè)備，選用標(biāo)準(zhǔn)件和相同型號(hào)的電器盡量減少電器數(shù)量，選用合適燈具實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。在保證安全可靠運(yùn)行前提下，達(dá)到節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

2.3辯證看待先進(jìn)設(shè)備選用

電氣設(shè)備設(shè)計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)有高、中、低檔之分，一般先進(jìn)技術(shù)是發(fā)展趨勢(shì)。小型排灌泵站設(shè)備的先進(jìn)性必須建立在安全可靠的基礎(chǔ)上，泵站技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)較成熟，配套設(shè)施運(yùn)行也較安全，農(nóng)村小型水利設(shè)施泵站沒(méi)必要非選尖端技術(shù)，中等的先進(jìn)技術(shù)即可。目前，不少設(shè)計(jì)規(guī)范已更新，2011年以來(lái)均陸續(xù)發(fā)布實(shí)施。今后設(shè)計(jì)時(shí)要采用最新規(guī)范,靈活選用規(guī)范上下限值，辯證地看待先進(jìn)設(shè)備，重視經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和實(shí)用性。

3　結(jié)語(yǔ)

近幾年，濟(jì)寧市旱澇不均，通過(guò)南四湖周邊濱湖洼地治理世行貸款項(xiàng)目治理的河道、排灌站在防洪抗旱中發(fā)揮了重要作用，提高了農(nóng)田生產(chǎn)率，并減少了旱澇財(cái)產(chǎn)損失。本文只對(duì)泵站電氣設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了粗淺探討，今后尚需進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方全面比較，進(jìn)一步優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯崔春梅）

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1009-6159（2015）-12-0046-03

張梅（1976—），女，高級(jí)工程師