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塔山泵站电气工程设计分析

于正委+谢德正
摘 要：在电气工程设计中，应该尽量减少因变配电级数过多而产生的电能损耗，并设置电容器无功补偿装置，降低线路运行电流，减少线路损耗，供电线路的电压损失应满足规范的允许值，这在一定程度上提高了供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。文章主要结合塔山泵站工程电气设计中的接入系统设计、电气主接线以及设备选择等进行了分析及研究。
关键词：泵站 接入系统 主接线 设备
：C35 ：A ：1674-098X（2017）02（c）-0030-02
1 塔山泵站工程简介
泵站是水利工程的重要组成部分，塔山泵站工程位于连云港市赣榆区2014年3月9日，省发改委批复了连云港市赣榆县塔山泵的更新改造工程项目，同意对这个泵站进行更新改造。这个泵站建于20世纪70、80年代，经过多年运行，破损老化严重，已不能满足生产生活需要。这次工程批复建设的主要内容为：按75%灌溉保证率、20年或30年一遇防洪标准设计，拆建原泵站，更新相关设施。工程建成后将对区域内的灌溉、防洪、排涝起重要作用。
2 泵站供电方式分析
2.1 负荷等级的确定
该工程的主要任务是在建泵站区。根据该工程特性以及电力负荷等级划分的基本原则，灌区各泵站均属于农业灌溉泵站，运行期间若突然中断供电，停止供排水，将会因供电设备或线路检修而延缓灌溉时间，对灌区的灌溉有一定的影响，但并不会因此造成重大经济损失，更不会造成人身伤亡，也不会给灌区附近村屯生活帶来较大影响。因此，各泵站负荷等级基本确定为三级负荷。
2.2 泵站负荷及供电方式
该工程各泵站主要负荷均为主泵配套电动机，站用负荷主要为动力、照明、采暖等。各泵站主变容量均较大，非运行期主变不宜轻载运行，因此，分别设有80 kVA站用变压器一台；根据各泵站装机规模和负荷等级，本着最大程度利用当地现有供电设施就近供电的原则，基本确定了各泵站供电方案。
3 泵站电气系统设计
3.1 供电电源引接方式
从塔山泵站的实际情况来看，该泵站是三级负荷泵站，供电电源使用的是单电源供电。供电电源根据电力部门批复意见电源引自赣榆区新河变电站，用单回路110 kV线路直接供电。
3.2 电气主接线设计
塔山泵站使用的是经过水机专业提供的异步电动机，经过了解发现，为了提高功率因数，此次塔山泵站电气工程采用的是4台异步电动机，有高低压补偿，机组运行时，不需要投入无功补偿装置。
10 kV高压配电母线使用的是单母线的接线方式，同时在两段进线处设置电气联锁，如果一路电源出现故障或者停电检修的情况，塔山泵站的负荷时通过另一路电源来进行供电。低压配电系统也是使用单母线分段的接线系统，并且设置母线联络开关。在正常情况下，变压器同时投入使用，如果一个变压器发生故障，那么另一台变压器也可以满足泵站70%以上的符合。该配电系统接线十分简单，操作方便，同时安全可靠，能够满足生产以及设备检修的实际运行需要。塔山泵站的配电方式使用的是放射式配电，并且主要建筑物的动力电源分为两路，分别由一、二段低压母线来馈出一路电源，从而保障低压配电系统的可靠以及安全运行。
4 泵站的电气设备选择及布置
4.1 电气设备的选择
（1）高压开关柜。
该工程所使用的高压开关柜主要包括10 kV高压电缆进线+计量、10 kV PT柜、站变进线保护柜、10 kV主进线柜、10 kV主变进线保护柜、10 KV电容进线保护柜、10 kV电缆进线辅助柜、10 kV高压电容补偿柜、10 kV主水泵进线保护柜等共计42台套，10 kV电机固态软启动柜8台套；35 kV高压电缆进线+计量、35 kV PT柜、站变进线保护柜、35 kV主进线柜、35 kV主变进线保护柜共6台套。
（2）低压开关柜。
该工程使用的低压开关柜主要包括：主变低压进线柜、水泵控制柜、低压电容补偿柜、主变低压联络柜、站变低压进线柜、站变照明配电柜、站变动力配电柜等43台套；电动蝶阀控制箱、真空泵控制箱、电磁阀控制箱、风机控制箱等16台套。
（3）变压器。
1台SCB10-1250/10、3台SCB10-800/10、4台SC10-80/10、1台S11-80/35、2台S11-1000/35共11台套。10/0.4 kV变压器选用免维护干式变压器，接线方式是采用D.Yn11结线组别。
（4）直流电源屏。
直流电源屏主要是选用带微机控制的直流电源屏。内装有66 Ah免维护的铅酸蓄电池。另外，直流电源屏的输入电压是三相220 V的交流，输出电压是单相-110 V直流。输出的回路数是6回路，并且电流不小于15 A。
（5）电线电缆。
在塔山泵站的电线电缆选择中，10 kV的电力电缆以及0.4 kV低压电缆采用的是YJV交联聚乙烯绝缘电力电缆，控制电缆为KVV电缆。另外，PLC用数据电缆选用的是DJYPVP型的对绞屏蔽电缆，室外直埋电缆采用的是铠装电缆。
（6）电动机。
在以往泵站的电气工程设计中，由于机组的容量一般很小，并且工程的重要性要求不高，使得对电机的要求也不高，很少进行综合性的比选。近年来，由于泵站工程的装机总容量以及单机容量逐渐增加，有的单机已经达到10 MW。因此，选择合适的电动机对于泵站工程长期合理的运行有着十分重要的意义。
4.2 电气设备的布置
根据塔山泵站土建以及电气设计的要求，塔山泵站的高压柜采用的是单列布置方式，并且安装在高压室内，开关柜与主变压器、开关柜和站用变压器之间采用35 kV-YJV22-3×35电缆连接。主变压器布置在主变压器室，因为其带的负载比较简单，同时低压设备与主变压器之间的距离比较近。为了节约成本，直接选择了35/0.4型的主变压器，二次电压是400 V。通过这种布置方法，不仅能够减少投资，同时也能减少电气连接，最终有利于优化塔山泵站电气工程的整体设计以及整体性价比。另外，低压开关柜是布置在低压配电室中，因为连接的距离十分近，并且在一个主厂房内，因此，用低压母线槽来连接主变压低侧以及低压配电柜。然后依据连接的距离来设计母线槽的长度，最终计算的长度为3 m。
5 塔山泵站电气继电器保护设计
在电力供电系统中，继电器保护是一个非常重要的组成部分。因此，在继电器设备的选择上应该符合安全性、快速性以及灵敏性等几个方面，同时在设计的过程中也应该满足继电器保护等相关技术规程。依据我国的相关规定，在塔山泵站的继电器保护中，对于3～66 kV的供电线路，应该在相间装设短路保护，并且每相装设接地保护以及过负荷保护，电力变压器应装设相应的单相接地、匝间短路、过电流、过负荷的保护装置。在站用变的保护上主要缺少过电流保护、过负荷保护、零序过流保护。
6 结语
该文针对塔山泵站电气工程的设计进行了研究以及分析。泵站电气设计水平的高低影响着泵站是不是经济实用、先进可靠，节能环保、运行检修简单方便和工作人员的安全有没有保障等。作为设计工作人员，要不断地学习，除熟悉掌握水利专业的电气设计标准，还要了解工业、建筑、市政等其他行业的规范，要考虑结合工程实际需要，引进先进的产品和技术，为泵站高效运行打好基础，为连云港水利事业提供技术服务。
参考文献
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-全文完-