雨污水泵站电气系统设计

2023-02-20

1 泵站电气设计内容

本文以佛山市某雨污水合建泵站为例介绍相关设计, 该泵站为雨污水泵站合建, 雨污水分流设计, 雨水泵房部分设计规模为15m3/s, 主要用电负荷为6台365KW潜水泵 (五用一备) , 污水泵站设计规模为2.5万m3/d, 主要用电负荷为3台55KW潜污泵 (二用一备) , 泵站另设有格栅、闸门、电动葫芦以及照明等用电负荷。泵站工程范围内供配电系统设计;各用电设备配电设计;变配电所及变配电装置设计;电缆敷设设计;防雷设计及接地设计;建筑电气以及室内室外照明设计。所有设备均采用~380/220VAC供电。

2. 负荷等级与供电电源

根据《城镇排水系统电气与自动化工程技术规程》, 泵站用电负荷中二级负荷占绝大部分, 因此泵站工程整体负荷等级为二级负荷。按照二级负荷供电要求, 拟由当地供电部门提供两回路10KV电源, 两回路电源为两常用, 互为备用。当有一回路电源中断供电时, 另一回路电源可以满足全部二级负荷用电要求。

3. 负荷计算

本工程总装机负荷约2100KW, 负荷计算采用需要系数法, 计算有功功率约1730KW, 计算无功功率约1300Kvar。采用在低压侧集中设置并联电力电容器组作为无功功率补偿装置进行集中补偿。采用接触器自动投切方式, 补偿后保证高压计量测功率因数不小于0.95, 并符合当地电业部门要求。

4 变电所及变配电系统

4.1 变电所设置。

本工程设置变电所一座。变电所设置变压器室两间, 高配间、低配间、控制室各一间。

4.2 变压器。

变压器的容量和台数根据泵站的计算负荷、设备启动方式、运行方式, 并充分考虑变压器的节能运行等因素综合确定。本工程6台365KW潜水泵不仅用电容量大, 而且为季节性用电负荷, 在汛期或降雨时使用较多, 平时使用较少。因此本工程设置2台1600KVA专设变压器供电, 在汛期时采用两常用运行, 非汛期时, 变压器采用一用一备模式运行, 减少变压器空载损耗, 从而达到节能降耗、经济运行。

4.3 高低压主接线方案。

10KV高压主接线采用线路-变压器组接线, 每路10KV线路挂接1台1600KVA变压器。0.4KV低压侧采用双回电源单母线分段 (含母联断路器) 的接线方式, 进线断路器与母联断路器配置三锁二钥匙机械与电气联锁。正常运行时母联断路器分闸, 两段母线分列运行, 每回电源为一段母线供电。当一回电源故障或检修时, 手动切除该回电源, 母联断路器合闸, 两段母线并列运行, 由正常电源为两段母线供电。

4.4 设备选型。

高压配电柜选用金属铠装中置式高压开关柜;高压断路器采用真空断路器;高压继电保护装置采用微机综合保护装置;变压器选用绝缘树脂新型节能型干式变压器;低压配电柜采用结构紧凑的固定分隔式低压开关柜。

4.5 继电保护。

继电保护装置采用带通讯口的综合微机继电保护装置。变压器设置速断保护、过流保护、过负荷保护、低压侧单相接地保护以及温度保护。0.4KV低压进线总开关设置过负荷延时、短延时过流保护。低压配电线路设置短路和过负荷保护。

4.6 操作电源。

变电所10KV高压开关柜的控制、操作电源采用直流110V, 真空断路器采用弹簧储能操作机构。变电所内设置DC110V硅整流直流屏一台, 采用40Ah免维护蓄电池作为后备电源。低压设备控制、操作电源采用交流220V。

5. 防雷与接地设计

低压配电系统的接地型式采用TN-S制。

各建构筑物利用结构自然接地体作为接地装置, 电气系统工作接地保护接地以及防雷接地合用接地装置, 接地电阻不大于1欧姆。电气装置的外露可导电部分与保护导体相连接。各建构筑物内均实施总等电位联结。配电线路设置自动切断电源的间接接触防护, 一般采用过电流保护电器兼作间接接触防护电器时, 当其动作特性不要求时, 采用剩余电流动作保护电器。泵站各建筑物中预计雷击次数大于或等于0.05次/a的按第三类防雷建筑物设计防雷措施, 小于0.05次/a不考虑防雷措施。10KV高压侧装设避雷器作雷电侵入波过电压保护, 低压配电柜 (箱) 进线处设置SPD浪涌保护装置。进出防雷保护区的金属线路加装防雷保护器。

6 设备的启动及控制方式

根据工艺运行要求, 3台55KW潜污泵采用变频控制。6台365KW潜水泵经计算直接启动时压降大于10%, 并且直接启动时会对水泵机械部件会造成较大的冲击而影响水泵的使用寿命, 因此拟采用软启动器实现软启动。其余小功率电动机均采用直接起动方式。设备起动时, 配电母线电压降控制在10%以内。为便于设备控制及运行管理, 6台365KW潜水泵及3台55KW潜污泵均采用在泵房控制室控制柜进行控制。其余格栅除污机等小动力设备由配套现场控制箱控制。电动闸门采用电动一体化装置。各设备控制箱 (柜) 内设短路、过载等保护, 其工况和开停、故障信号采用常规数字量信号送厂区自控系统现场控制站, 按需要配置自控、远控措施。