泵站电气设计说明实例.docx

平南一级站
7.2 电气一次
7.2.1设计依据及设计范围
（－）设计依据
（1）《泵站设计规范》GB/T 50265-97
（2）《供配电系统设计规范》GB 50052-95
（3）《10kV 及以下变电所设计规范》GB 50053-94
（4）《低压配电设计规范》GB 50054-95
（5）《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-93（电动机章节）
（6）南方电网《电力系统电压质量和无功电力管理办法》
（7）本工程安全鉴定报告书和可研设计报告书
（8）甲方设计任务书及设计要求
（二）设计范围
本工程电气设计范围包括：泵站电气一次，照明设计，防雷设计等。配电设计至泵站供电架空线终端为止。
7.2.2电源及供电线路
平南一级站位于位于连塘镇镇佛子村附近，本泵站用电负荷为三级负荷，采用10kV架空线路接入系统，电源由平南二级站10kV母线经架空线路引来，接入点容量、供电线路导线截面积及运行情况均满足可靠性要求。接入点至泵站终端杆线路长度约1.0km，需新架设，终端杆设于站区内。
7.2.3电气主接线
(1)装机情况
平南一级站原装机为3×190kW，电压等级均为3kV。经对泵站需水流量及扬程重新调查复核后，泵站设计装机容量为3×185kW，选择鼠笼式异步电动机拖动水泵。电动机型号Y355L-10, 额定电流为380V,额定电流为382A，电动机的效率η=93.0%，功率因数cosφ=0.79。
(2)主变压器容量选择
根据装机容量3×185kW，计算所需主变压器的容量为：
S=∑（P/ηcosφ）
=3×185/（93%×0.79）
=755.5kVA
其中，P——电动机额定功率（kW）
η——电动机的效率
cosφ——电动机的功率因数
SZ——站用电负荷（kVA）
经计算确定主变压器的容量等级为800kVA，电压等级为10/0.4kV。
(3)站用电
电灌站的主要运行方式是提水灌溉，多年平均运行小时数仅为1000小时左右，非开机时间相对较长，但泵站长期有人值班，日常维护管理仍需用电，若非开机期间采用主变压器作为站用电源，其变压器损耗都比较大，为此，在泵站设一台站用电变压器，作为泵站内附属设备用电和管理用电变压器，可使泵站在非开机期间停运主变压器，保证站内管理和维护用电。
泵站站用电负荷估算情况如下表所示：

序号
名称
功率（kW）
数量
总功率
（kW）
备注
1
吊车
9.1
1
9.1

2
风机
0.55
2
1.1

3
进、出水阀门
1.1
6
6.6

4
排污泵
2.2
2
4.4

5
真空泵
3
2
3
一用一备
6
控制电源
1.0
1
1.0

7
检修
5
2
10

总计

35.2

站用电最大负荷为35.2kW，按功率因数为0.8，同时率为60%计算，站用电负荷约为26.4kVA。选择站用变压器的容量等级为30kVA，电压等级为10/0.4kV。
(4)电气主接线
根据泵站的规模、运行方式、重要性等因素，拟定的电气主接线应满足接线简单可靠、操作检修方便、节省投资等要求，故泵站的电气主接线方案为：泵站10kV进线一回，10kV侧采用单母线接线，主变压器和站用变压器接于10kV母线。0.4kV侧采用单母线接线，3台水泵接在一段0.4kV母线上。
7.2.4短路电流计算
泵站电源电接于平南二级站10kV母线，该母线短路容量SC1=30.55MVA
短路计算电路图：
短路计算成果见表7.2.4-1

7.2.5主要电气设备选择
(1)变压器
◇泵站设主变压器一台，型号为SC11-800/10，其主要技术参数如下：
容量：800kVA
电压等级：10/0.4kV
连接组别：D,yn11
短路比：Uk=6％；
空载损耗：1330W;负载损耗：6070W.
◇站用变压器一台，型号为SC11-30/10，其主要技术参数如下：
容量：30kVA
电压等级：10/0.4kV
连接组别：D,yn11
短路比：Uk=4％；
空载损耗：170W;负载损耗：620W.
(2)10kV设备
10kV架空线路进线终端杆处设高压柱上负荷开关一台，型号为VSP5-12型；并设置户外避雷器一组，型号为YH5WZ-17.5/45。站内10kV开关柜采用固定式户内金属封闭环网高压开关柜，共4面，型号为HXGN型。其中，进线柜1面，计量柜1面，馈线柜1面。该系列柜内配置LK-VLBS型高分断真空负荷开关、LK-LBS型压气式负荷开关+SFLAJ熔断器、LZZB1A-10型户内全封闭支柱式电流互感器及JDZ-10型半封闭单相户内电压互感器，其技术参数如下：
◇LK-VLBS型高分断真空负荷开关，主要技术参数如下：
额定电压 12kV
额定频率 50Hz
额定电流 630A
额定短路开断电流 20kA
额定短路关合电流 50kA
开关固分时间 ≤35 ms
合闸/弹跳时间 ≤2 ms
工频耐压1min有效值 42kV
雷电冲击耐压（峰值） 75kV
机械寿命 20000次。
◇LK-LBS型压气式负荷开关+SFLAJ熔断器，主要技术参数如下：
额定电压 12kV
额定频率 50Hz
额定电流 630A
额定短路开断电流 1.55kA
额定短路关合电流 50kA
开关固分时间 30～40 ms
工频耐压1min有效值 42kV
雷电冲击耐压（峰值） 75kV
机械寿命 4000次。
◇进线柜电流互感器选用LZZB1A-10 30/5A 0.5/10P15，热稳定电流15kA，动稳定电流38kA。
◇计量柜电流互感器选用LZZB1A-10 30/5A 0.2/1，热稳定电流15kA，动稳定电流38kA。
◇进线柜和计量柜选用电压互感器选用JDZ-10 10/0.1 kV，准确等级：0.5级，额定容量：80VA。
(3)0.4kV配电设备
d.水泵启动和控制设备
水泵控制柜采用GGD型固定金属全封闭低压开关柜，由于水泵机组配用电动机功率较大，为了减小电动机起动电流对输电网络的影响，保证电动机可靠的运行，水泵采用软起动方式，选用3面STR185G-3型数字式电动机软起动装置，该装置具有配电、控制及电动机保护功能，可降低起动电流，并对电动机具有过负荷、断相、短路等保护。
e.无功功率补偿设备
根据《供配电系统设计规范》（GB 50052-95）及《功率因数调整电费办法》的要求，并参考南方电网《电力系统电压质量和无功电力管理办法》（CSG/MS0308-2005）要求，在现地进行无功补偿后泵站的功率因数不低于0.90。故本站设置近地无功补偿装置进行无功功率补偿，将用电单位的功率因数从约0.79提高至0.90。泵站需补偿无功功率容量如下：
Q=∑P（tgφ1- tgφ2）
=3×185×0.32
=177.6 kvar
其中，P——电动机的功率
φ1——补偿前的功率因数角
φ2——补偿后的功率因数角
本泵站的补偿容量等级选用200kvar，选用WMRC07-200/G动态无功补偿柜1面，接于0.4kV电压母线上。
7.2.6主要电气设备布置
10kV架空线路进线终端杆处设高压柱上负荷开关，10kV开关柜4面、主变压器、站用变压器布置配电房内，采用离墙单列并排布置。0.4kV低压配电柜1面、无功补偿柜1面、水泵控制柜3面布置在泵房内，采用离墙单列并排环形布置在泵房操作层。
10kV开关柜、变压器和0.4kV低压配电柜间通过电缆经电缆桥架或支架相连接。
阀门、真空泵、排水泵等辅助设备控制箱就地布置，采用挂墙安装。
7.2.7电缆及其通道
泵站10kV进线电缆采用8.7/10kV YJV22铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电缆直埋引入配电房，低压电缆使用的是1kV YJV铜芯交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，低压进线电缆经电缆桥架敷设引入泵房内低压进线柜，启动柜到电动机的电缆采用电缆桥架或支架敷设。
7.2.8照明系统
泵站泵房设置照明配电箱，配电箱电源取自站用电配电柜，泵房内照明采用节能型灯具，并结合室内工作环境、自然采光等设置不同灯具。同时室内设置单相多用插座。
7.2.9过电压保护及接地
为了防止大气过电压及异常运行情况可能产生的过电压对运行人员及电气设备的危害，泵站的电气设备及泵房建筑物按相关规程规范要求设置相应的防雷与接地装置。
为了防止沿线路侵入的雷电进行波，在10kV线路进线处均装设了氧化锌避雷器。
对泵站原有接地系统接地电阻进行实测，如不满足要求应重新敷设接地装置，接地装置主要是利用构造柱、地圈梁中的主钢筋及进、出水钢管等自然接地体焊接成等电位基础接地网。本工程防雷接地、电气设备的保护接地等共用一个接地装置，要求接地电阻不大于1欧姆，实测不满足要求时，增设人工接地极。
平南一级站

平南一级站主要电气设备表
序号
名 称
型号及技术参数
单位
数量
备 注
1
变压器
SC11- 800/10
台
1

2
变压器
SC11- 30/10
台
1

3
10kV户外柱上负荷开关
VSP5-12
台
1

4
10kV避雷器
HY5WZ-17.5/45
台
3

5
10kV高压开关柜
HXGN
面
4

6
0.4kV低压配电柜
GGD
面
1

7
0.4kV无功功率补偿柜
WMRC07-252/G-KX 200kvar
面
1

8
水泵控制柜
STR185G-3 400V
面
3

9
动力箱
400V
个
2

10
闸门控制箱
400V
个
2

11
排水泵控制箱
400V
个
1

12
真空泵控制箱
400V
个
1

13
照明配电箱
400/250V
个
2

14
10kV架空线路
LGJ-50
km
1.0

15
电力电缆
YJV22-10kV-3×70
m
50

16
电力电缆
YJV-1kV-3×240+1×120
m
50

17
电力电缆
YJV-1kV-3×95
m
150

18
电力电缆
YJV-1kV-3×50+1×25
m
50

19
电力电缆
YJV-1kV-3×6+1×4
m
200

20
电力电缆
YJV-1kV-3×4+1×2.5
m
100

21
照明工程

项
1

22
钢材

吨
2.0

23

24

25

7.3 电气二次
7.3.1 调度管理方式
平南一级泵站位于连塘镇镇佛子村附近。电灌站自建成以来，在抗御干旱、农业灌溉中发挥着重要作用，但由于设备陈旧，自动化程度低，电灌站的调度管理单一。
随着水资源匮乏的加剧，也为实现灌区从粗放型模式向集约型模式的转变，泵站将由西津电灌总站统一调度，统一管理,实现对水资源的合理利用。
7.3.2 继电保护系统
泵站主要电气设备的继电保护按《继电保护和安全自动装置技术规范GB14285-2006》和《泵站设计规范GB/T50265-97》的要求进行设计。当电气设备发生故障、异常运行时，保护装置应能快速、准确的切除被保护区域的故障，防止事故进一步扩大化。
平南一级站的进线电压为10.5kV，经一台800kVA的变压器降压至0.4kV后供3台水泵及站内用电；根据泵站的装机规模、主接线形式，本站各电气设备的主要保护配置如下:
a. 主变压器保护
为保护变压器在发生故障时，能够及时有效的切除故障，避免事故扩大化，根据所选的变压器容量及功能，其保护功能可配置为：电流速断、高压侧复合电压过电流保护、过负荷保护及非电量保护。
b. 电动机保护
为保护电动机在发生故障时，能够减少故障对电动机的损害，电动机装设电流速断、过电流、断相、堵转、单相接地、低电压、过电压等保护。
c. 无功补偿装置保护
本泵站采用的是就地集中补偿的方式，配备过压、过流、欠压、过温、缺相等保护。
d.站用变压器保护
本站的站用变压器容量较小，不需配置专用保护装置，采用快速熔断器对其进行保护即可。
e.低压配电回路保护
0.4kV的低压配电回路发生故障时，由其进线空气开关自带的电流速断保护切除故障。
为了节省设备占用的空间，泵站不单独设置保护柜，所有的保护装置均对应的安装于相关的开关柜内。

序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
变压器保护装置

套
1
微机式
2
10kV进线保护装置

套
1
微机式

7.3.3 计算机监控系统
为实现泵站内各个水泵的统一调度、自动化运行、水文监测、数据记录、运行日志统计、安全生产管理、水量的合理分配，平南一级站按无人值班、少人值守的综合自动化原则进行设计，采用分层分布式结构，共设为两层，即主控层和现地控制层。
主控层即控制层,它由一台工业控制计算机、语音报警设备、UPS电源、A3喷墨打印机、网络交换机、必要的网络连接设备组成；主要完成对整个泵站各个设备的实时控制和调节、运行过程监视、调度安排、数据记录和处理、故障诊断、与上级部门通讯等功能；
现地控制层由PLC控制单元、数据采集终端组成；其中，PLC控制单元主要负责接收采集终端上传的各类数据、分类管理、事故记录及追忆、下达主控层的控制指令、完成对现场各个设备及采样点的数据收集及处理，并向受控设备发送指令等；数据采集终端由现地设备的状态反馈接点、传感器、变送器等设备组成，负责采集泵站的设备运行状态参量、事故量，并将其上传至控制单元。
计算机监控系统原理图详见图纸“西津/初-电控-平南1-01”。
计算机监控系统主要设备见下表：

序号
名称
规格
单位
数量
备注
一
操作员工作站

1
显示器
21”LCD
台
1

2
主机

台
1

2.1
CPU
双核，主频≥2.5GHz,缓存≥512kB
个
1

2.2
内存
DDR3，2×2.0GB
条
1

2.3
硬盘
≥320GB
个
1

2.4
显卡
GeForce 8600,显存：256MB
张
1

2.5
刻录机
DVD-RW,读速≥16X,写速≥8X
台
1

2.6
鼠标及键盘
光电鼠标及标准键盘
套
1

3
语音报警音箱

套
1

二
UPS电源
3kVA，在线式，≥1.5小时
台
1

三
打印机

台
1

1
类型
喷墨式

2
最大打印图副
A3

3
打印速度
≥14ppm

4
最大分辨率
4800×1200dpi

四
PLC控制单元

套
1

1
类型
GE90-30

2
CPU
IC693CPU374
块
1

3
AI模块
16点
块
1

4
DI模块
64点
块
1

5
DO模块
48点
块
1

6
RTD模块
32点
块
1

6
其他设备

批
1

五
直流系统

微机型高频开关铅酸电池直流电源
220V，50Ah
套
1