某污水處理廠提標(biāo)改造電氣設(shè)計方案優(yōu)化

張一豐

摘要：現(xiàn)狀污水廠改造中電氣設(shè)計相對復(fù)雜，改造方案多樣，電氣方案對工程投資、運行影響大，本文結(jié)合具體實例，對污水廠改造電氣設(shè)計的一些要點進行闡述分析，提出幾點建議，為類似工程電氣設(shè)計提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；改造；電氣設(shè)計；變壓器選擇

本文主要以某現(xiàn)狀污水處理廠擴建及提標(biāo)改造工程為研究對象，從該污水廠供電電源、變電所改造方案及變壓器選擇、電氣設(shè)備選型、改造單體配電、廠區(qū)照明等方面出發(fā)，優(yōu)化電氣設(shè)計。

一、工程概況

擬擴建改造工程為河北深州市某污水處理廠，現(xiàn)狀處理規(guī)模5萬m？/天，現(xiàn)狀計算負(fù)荷約450kW、500kVA，廠區(qū)現(xiàn)狀鼓風(fēng)機房南側(cè)已建10/0.4kV變電所1座，供電電源為1路10V市電；高壓側(cè)單母線分段帶母聯(lián)接線，高壓柜為KYN28-12中置柜；低壓側(cè)單母線分段帶母聯(lián)接線，低壓柜為MNS抽屜柜；設(shè)2臺SCB9-630kVA干式變壓器，同一用一備。本次擴建工程處理規(guī)模5萬m？/天，深度處理部分規(guī)模10萬m？/天。改造單體為：粗格柵及進水泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂池、生化池、中間提升泵站、加氯間、鼓風(fēng)機房；新建單體為：平流式初沉池及配水井、污泥回流泵房、二沉池、二期生化池、高效沉淀池、反硝化濾池、儲泥池、污泥脫水機房、巴氏計量槽及中水回用泵房、出水在線監(jiān)測間、綜合樓。廠區(qū)用地紅線近似為278x156m（長x寬）矩形。

二、電氣設(shè)計

1、供電電源

本工程負(fù)荷等級為二級，現(xiàn)狀高壓側(cè)為單母線分段接線，原設(shè)計為2路市電供電，現(xiàn)狀只有1路市電供電，不滿足二級負(fù)荷的供電要求?？紤]本次擴建改造后處理規(guī)模大、出水水質(zhì)要求高，柴油發(fā)電機組需要較高的日常維護水平才能保證其在市電斷電時可靠發(fā)電，并綜合考慮供電可靠性、維護要求、投資及運行成本，采用新申請1路市電供電，與現(xiàn)狀1路市電一用一備的方案。

2、變電所改造方案及變壓器選擇

本次擴建及提標(biāo)工程新增設(shè)備裝機功率1302.4kW，計算負(fù)荷837.4kW，改造后全廠總計算負(fù)荷1216.7kW。

（1） 方案一：現(xiàn)狀變電所內(nèi)變壓器增容。高壓側(cè)僅需更換計量柜、進線柜、出現(xiàn)柜內(nèi)CT；現(xiàn)狀2臺SCB9-630kVA變壓器增容為2臺SCB11-1000kVA干式變壓器，運行方式改為同時使用、互為備用；低壓側(cè)更換低壓進線總柜、母聯(lián)柜、電容補償柜和所有低壓柜內(nèi)銅母排，低壓I段、II段分別增加3臺出線柜。

（2） 方案二：新建1座分變電所?，F(xiàn)狀單體改造及新建綜合樓、初沉池、生化池由現(xiàn)狀變電所供電，改造后所帶用電負(fù)荷為701.6kW，現(xiàn)狀變壓器運行方式由一用一備改為同時使用、互為備用，仍能滿足供電要求；高壓側(cè)需額外增加2臺出線柜；變壓器保留現(xiàn)狀；低壓側(cè)分別在I段、II段增加1臺出線柜。新建污泥脫水機房東側(cè)新建1座分變電所，負(fù)責(zé)深度處理單體和污泥脫水機房內(nèi)各用電設(shè)備的供電。新建分變電所高壓側(cè)采用單母線分段接線，低壓側(cè)采用單母線分段帶母聯(lián)接線，設(shè)2臺SCB11-500kVA干式變壓器2臺，互為備用。

方案一優(yōu)點是不需要新建變電所，高低壓設(shè)備及土建一次投資少。缺點是現(xiàn)狀變電所改造會影響廠區(qū)的正常運營，尤其是分段更換低壓柜內(nèi)銅母排，需要多次較長時間的停電，造成減產(chǎn)、停產(chǎn)甚至出現(xiàn)水質(zhì)不達標(biāo)；供電半徑大，尤其是污泥脫水機房和深度處理區(qū)，用電負(fù)荷高達515.1kW，供電半徑220～270m，為滿足電壓降和末端接地故障靈敏度要求，需要選擇多根大截面電纜，電纜投資大、電能損耗大。

方案二優(yōu)點是對廠區(qū)正常運營影響極小，且變電所位于負(fù)荷中心，電能損耗少，電纜投資小。缺點是需要占廠區(qū)用地新建變電所，土建和高低壓設(shè)備初期投資高。

3、電氣設(shè)備選型

現(xiàn)狀變電所新增高壓柜采用KYN28-12移開式中置柜，技術(shù)成熟，具有很高的可靠性和安全性；高壓開關(guān)選擇集彈簧儲能和開關(guān)操作等一體的真空斷路器，可操作次數(shù)高、合閘分閘時間短、較高的合成度、出現(xiàn)故障的概率低等優(yōu)點。

新建分變電所高壓柜采用SM6-12環(huán)網(wǎng)柜，高壓開關(guān)選擇負(fù)荷開關(guān)熔斷器組，短路保護利用上級變電所內(nèi)斷路器保護。既能滿足可靠性、安全性、可操作性等使用要求，又節(jié)省占地和投資。變壓器選擇SCB11型環(huán)氧澆注型干式變壓器，噪音小、散熱能力較強、損耗小，滿足GB20052-20134.3條表2中能效等級2級的要求。

4、廠區(qū)照明

廠區(qū)現(xiàn)狀采用高桿燈照明方式，在現(xiàn)狀生化池兩側(cè)各設(shè)置1組8x400W高桿燈，兼作廠區(qū)道路照明和池上照明。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘及現(xiàn)場運營人員的反饋，池上照明的效果非常好，但廠區(qū)道路暗區(qū)很多，尤其是遠(yuǎn)離生化池的一些構(gòu)筑物背面，本次考慮在全廠遠(yuǎn)離生化池的外圍及深度處理區(qū)設(shè)置庭院燈，高4m，光源采用30WLED燈，間距20～25m，滿足廠區(qū)夜間維護巡檢的要求。

5、改造單體配電

現(xiàn)狀變電所已預(yù)留粗格柵及進水泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂池改造新增設(shè)備出線開關(guān)，本次直接沿用即可。

現(xiàn)狀生化池改動大，工藝設(shè)備全部廢除重新設(shè)計，計算負(fù)荷增加近1倍，本次重新設(shè)計戶外動力柜，電源引自現(xiàn)狀變電所新增低壓開關(guān)柜。

現(xiàn)狀中間提升泵房設(shè)備全部更換，考慮到中間提升泵房距現(xiàn)狀變電所約170m而距新建分變電所僅50m，本次改造設(shè)備電源全部改接至新建分變電所。

現(xiàn)狀加氯間MCC仍有富余容量和備用出線開關(guān)，本次改造更換設(shè)備電源直接可用，無需再從變電所引電源供電。

現(xiàn)狀鼓風(fēng)機房設(shè)4臺90kW風(fēng)機，變電所內(nèi)也預(yù)留了遠(yuǎn)期2臺90kW風(fēng)機出線，本次改造原風(fēng)機全部廢除，新增3臺160kW空懸浮風(fēng)機，本次由現(xiàn)狀變電所新增低壓開關(guān)柜重新引電源供電。

三、結(jié)論和建議

現(xiàn)狀污水廠情況復(fù)雜、各項條件千差萬別，改造電氣設(shè)計需要綜合考慮各項因素，權(quán)衡利弊，選擇最可靠、最經(jīng)濟、影響小的方案。

污水廠改造電氣設(shè)計應(yīng)注意以下幾點：

（1） 用電負(fù)荷增加需要更換現(xiàn)狀變壓器時應(yīng)慎重，在廠區(qū)用地條件許可的情況下，盡量在新增用電負(fù)荷中心新建變電所。 （2） 不可僅根據(jù)圖紙資料來確定現(xiàn)狀實際情況，應(yīng)現(xiàn)場核對重要設(shè)備參數(shù)，例如電源情況、變壓器規(guī)格、高壓柜柜型、低壓柜備用回路。（3） 多與廠區(qū)運營人員溝通，了解廠區(qū)運行出現(xiàn)的各個問題、圖紙與實際不一致的大功率用電設(shè)備。（4） 設(shè)備選型不能簡單與現(xiàn)狀保持一致，應(yīng)選擇滿足現(xiàn)行綠色節(jié)能要求的節(jié)能型產(chǎn)品。 （5） 改造單體的配電方案需要因地制宜，選擇經(jīng)濟合理、便于實際可行的方案。

參考文獻：

[1]郭杏麗.淺談城鎮(zhèn)污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計節(jié)能及優(yōu)化措施.設(shè)計與分析，2013，（3）.

[2]杜賓.某污水處理廠電氣升級改造設(shè)計.大科技，2016（1）.

[3]蔣玉龍.污水處理廠電氣設(shè)計若干問題探討.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（9）.

（作者單位：南京市市政設(shè)計研究院有限責(zé)任公司）