某年產(chǎn)1 500噸螺旋藻養(yǎng)殖場(chǎng)供配電設(shè)計(jì)淺析

李凌亞（云南省建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司 云南 昆明 650221）

0 引言

該養(yǎng)殖場(chǎng)緊鄰某高原堿性湖泊，利用湖內(nèi)天然堿性水養(yǎng)殖螺旋藻。養(yǎng)殖區(qū)占地面積約100萬(wàn)m2。單臺(tái)用電負(fù)荷小、數(shù)量多、大面積均勻分散，是該生產(chǎn)線供配電設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

1 螺旋藻養(yǎng)殖流程分析

螺旋藻養(yǎng)殖流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 養(yǎng)殖流程簡(jiǎn)圖

（1） 利用清水泵將天然堿性湖水經(jīng)管道提至高位清水池中；

（2）高位清水池、高位鹽水池內(nèi)的水在重力作用下經(jīng)養(yǎng)殖池進(jìn)水管流入低位養(yǎng)殖池進(jìn)行螺旋藻養(yǎng)殖；

（3）螺旋藻養(yǎng)殖成熟后，螺旋藻液在重力作用下經(jīng)藻液采收管流入低位調(diào)節(jié)池；

（4）調(diào)節(jié)池內(nèi)藻液由藻液提升泵提至高位采收池，清洗調(diào)節(jié)池產(chǎn)生廢水排至廢水池；

（5）藻液由采收池在重力作用下流入采收車間，經(jīng)采收設(shè)備采收螺旋藻；采收完成后的堿性水可多次重復(fù)利用進(jìn)行養(yǎng)殖，在重力作用下經(jīng)養(yǎng)殖池進(jìn)水管流入低位養(yǎng)殖池進(jìn)行下一次養(yǎng)殖；在多次重復(fù)使用后達(dá)不到養(yǎng)殖要求的堿性水在重力作用下經(jīng)廢水管流入低位廢水池，再經(jīng)中水處理設(shè)備處理后提至中水池，作為廠區(qū)綠化灌溉等用水來(lái)源；

（6）采收設(shè)備采收下的螺旋藻輸送至干燥車間經(jīng)干燥設(shè)備進(jìn)行干燥；

（7）螺旋藻干燥完成后運(yùn)送至倉(cāng)儲(chǔ)儲(chǔ)存。

2 養(yǎng)殖場(chǎng)總平面布置圖概覽

本項(xiàng)目廠區(qū)西北側(cè)毗鄰天然堿性湖，往東南方向地勢(shì)逐漸升高，清水池、鹽水池、采收池、中水池設(shè)置于廠區(qū)東南方向地勢(shì)最高位置，清水、鹽水、回流藻液、采收藻液、廢水、中水沿東南至西北方向利用高差自然流下至養(yǎng)殖池、調(diào)節(jié)池、廢水池等。廠區(qū)總平面布置圖如圖2所示。

圖2 廠區(qū)總平面布置圖

一期區(qū)A B C D E F G H I J K L—池1 0 8 8 6 6 8 8 8 4 8 8 8—二期區(qū) A B C D E F G H I J K L M池 8 6 8 8 4 8 8 2 8 1 0 7 8 8

廠區(qū)養(yǎng)殖池根據(jù)地形條件分兩期，一期分為12個(gè)區(qū)，每區(qū)4～10個(gè)池不等，小計(jì)92個(gè)養(yǎng)殖池；二期分為13個(gè)區(qū)，每區(qū)4～10個(gè)池不等，小計(jì)93個(gè)養(yǎng)殖池；全廠養(yǎng)殖區(qū)共計(jì)25個(gè)區(qū)，185個(gè)養(yǎng)殖池。

3 供配電設(shè)計(jì)

干燥車間、采收車間、采收池、鹽水池、中水池、3#清水池、倉(cāng)庫(kù)所處位置集中，在干燥車間旁設(shè)置一臺(tái)變壓器向上述各車間作放射式供電，常規(guī)設(shè)計(jì)，此處不做過(guò)多敘述。

重點(diǎn)陳述養(yǎng)殖區(qū)供配電設(shè)計(jì)思路。廠區(qū)185個(gè)養(yǎng)殖池的占地面積達(dá)到約55萬(wàn)m2，合理、經(jīng)濟(jì)的供配電及控制方案，是本項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)必須解決的難題。

3.1 養(yǎng)殖池用電設(shè)備梳理

為滿足螺旋藻養(yǎng)殖水體持續(xù)流動(dòng)性需求，將單格養(yǎng)殖池分為4格，呈環(huán)形通路，并在養(yǎng)殖池兩端分別設(shè)置2臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)的水車，利用水車打水使水體沿環(huán)形通路流動(dòng)，并可根據(jù)養(yǎng)殖情況變頻調(diào)速調(diào)整水體流動(dòng)速度。分別沿一期A區(qū)～D區(qū)、一期E區(qū)～H區(qū)、一期I區(qū)～L區(qū)、二期A區(qū)～B區(qū)、二期C區(qū)～E區(qū)、二期F區(qū)～H區(qū)、二期I區(qū)～J區(qū)、二期K區(qū)～L區(qū)、二期M區(qū)右側(cè)（進(jìn)水側(cè)）東南至西北設(shè)置養(yǎng)殖池進(jìn)水管、藻液回流管、營(yíng)養(yǎng)液濃鹽水管，各管道分別設(shè)置支線管道（配電動(dòng)蝶閥控制開閉）進(jìn)入途經(jīng)的單格養(yǎng)殖池；左側(cè)（出水側(cè)） 東南至西北設(shè)置廢水管、藻液采收管，各管道分別設(shè)置支線管道（配電動(dòng)蝶閥控制開閉） 進(jìn)入途經(jīng)的單格養(yǎng)殖池，其中，為使養(yǎng)殖池內(nèi)水體排空，廢水管及藻液采收管需分別設(shè)置兩根支線管道（分別配電動(dòng)蝶閥控制開閉）進(jìn)入單格養(yǎng)殖池。為滿足螺旋藻養(yǎng)殖氣溫需求，養(yǎng)殖池上建薄膜大棚，并在大棚兩側(cè)各設(shè)置一臺(tái)電動(dòng)卷膜機(jī)升降大棚兩側(cè)薄膜，調(diào)節(jié)通風(fēng)，達(dá)到控制棚內(nèi)溫度的目的。

單格養(yǎng)殖池平面布置如圖3所示。

圖3 單格養(yǎng)殖池平面圖

通過(guò)上述梳理，單格養(yǎng)殖池用電設(shè)備清單如表1所示。

表1 單格養(yǎng)殖池用電設(shè)備清單

電動(dòng)蝶閥、卷膜機(jī)電機(jī)功率很小，且同時(shí)系數(shù)很低，負(fù)荷計(jì)算時(shí)忽略不計(jì)。

3.2 10/0.4kV變壓器的設(shè)置

183個(gè)養(yǎng)殖池的用電設(shè)備分布遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出380/220V供電半徑允許范圍，必然需要多臺(tái)分布于廠區(qū)內(nèi)的10/0.4kV變壓器對(duì)各380/220V用電設(shè)備供電。

單格養(yǎng)殖池用電設(shè)備位于養(yǎng)殖池兩端，相距150m，若單格養(yǎng)殖池用電設(shè)備均由同一0.4kV母線配電，勢(shì)必造成供電線路過(guò)長(zhǎng)，無(wú)論是電纜采購(gòu)的一次投資還是后期運(yùn)行的持續(xù)線損，均是極其不經(jīng)濟(jì)的做法。結(jié)合上述因素以及供電半徑的限制，養(yǎng)殖區(qū)設(shè)置10/0.4kV變壓器及其供電范圍如表2所示。

表2 養(yǎng)殖區(qū)設(shè)置10/0.4kV變壓器及其供電范圍

養(yǎng)殖區(qū)共13臺(tái)10/0.4kV變壓器，分設(shè)在上述供電范圍中心位置，廠區(qū)道路旁綠化帶內(nèi)，向各自供電范圍內(nèi)用電設(shè)備供電。

3.3 配電室的設(shè)置及配電系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)

首先考慮在設(shè)置10/0.4kV變壓器處新建變配電室，內(nèi)設(shè)變壓器及MCC柜向供電范圍內(nèi)用電設(shè)備作放射式供電。按此方案設(shè)計(jì)，供電范圍最大的TM9，10/0.4kV母線上多達(dá)30多臺(tái)MCC柜，造成配電室占地面積極大，且因供電范圍內(nèi)用電設(shè)備數(shù)量大，帶來(lái)配電室電纜出口的電纜數(shù)量極多，電纜敷設(shè)難度大，電纜長(zhǎng)度巨大等一系列問(wèn)題。集中在10/0.4kV變壓器所在位置對(duì)供電范圍內(nèi)用電設(shè)備放射式配電不合理，必須考慮相對(duì)分散的配電方式。結(jié)合每個(gè)養(yǎng)殖池用電設(shè)備都有相同的用電設(shè)備，將MCC柜作為集中配電的最小單元，確定如圖4所示單格養(yǎng)殖池進(jìn)水側(cè)、出水側(cè)MCC柜配電系統(tǒng)圖。

圖4 單格養(yǎng)殖池進(jìn)水側(cè)、出水側(cè)MCC柜配電系統(tǒng)圖

單格養(yǎng)殖池兩端均為圓弧，充分利用兩個(gè)圓弧之間的空地作為配電室，內(nèi)設(shè)4（2）臺(tái)MCC柜，向鄰近4（2）個(gè)單格養(yǎng)殖池進(jìn)水側(cè)或出水側(cè)設(shè)備作放射式供電。為避免養(yǎng)殖池大棚內(nèi)水汽對(duì)電氣設(shè)備造成影響，建造封閉式配電室，向大棚外側(cè)開門并留有通風(fēng)口。配電室布置如圖5所示。

每個(gè)配電室需一回進(jìn)線電源，進(jìn)線回路作樹干式向4（2）臺(tái)配電柜供電。

按此方案設(shè)計(jì)，以供電范圍最大的10/0.4kV變壓器TM9為例，TM9供電范圍內(nèi)共設(shè)11個(gè)配電室，TM9共設(shè)11個(gè)出線回路，配電至11個(gè)配電室，再由11個(gè)配電室內(nèi)4（2）個(gè)配電柜，向各自鄰近養(yǎng)殖池用電設(shè)備供電。

3.3 儀表及自動(dòng)化配置

每個(gè)養(yǎng)殖池設(shè)一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)用于調(diào)整大棚兩側(cè)薄膜升降調(diào)節(jié)通風(fēng)達(dá)到最佳養(yǎng)殖溫度；

圖5 配電室布置圖

該項(xiàng)目按上述供配電方案設(shè)計(jì)后，每個(gè)配電室內(nèi)設(shè)置一臺(tái)遠(yuǎn)程IO柜，向上通信至每臺(tái)變壓器供電范圍內(nèi)設(shè)置的一臺(tái)CPU柜，各CPU柜經(jīng)光纖通信至廠區(qū)中控室，可在中控室內(nèi)對(duì)全廠用電設(shè)備遠(yuǎn)程操作。

4 結(jié)語(yǔ)

按上述設(shè)計(jì)思路，全廠涉及的養(yǎng)殖區(qū)370臺(tái)MCC柜，設(shè)計(jì)為進(jìn)水側(cè)、出水側(cè)兩種柜型，大大簡(jiǎn)化配電柜成套制造難度，方便項(xiàng)目建設(shè)期間電氣柜安裝、調(diào)試，有利于后期使用維護(hù)。全廠養(yǎng)殖區(qū)10/0.4kV變壓器-小區(qū)域配電室-用電設(shè)備的三級(jí)配電，極大簡(jiǎn)化配電系統(tǒng)，節(jié)省大量電纜，充分利用空間，配電室不再新增占地。

對(duì)于這一類非常規(guī)項(xiàng)目的配電設(shè)計(jì)，面對(duì)供電范圍極大的困難，充分利用項(xiàng)目用電設(shè)備功率小、類型少的特點(diǎn)，運(yùn)用小范圍集中配電，實(shí)現(xiàn)類模塊化配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)目的。目前項(xiàng)目已建成運(yùn)行，運(yùn)行情況良好。