南水北调惠南庄泵站站用电现状及改进设想

□华 江(南水北调中线干线工程建设管理局)

1 工程概况

惠南庄泵站共安装8台卧式单级双吸离心泵（6工2备）。单机容量7300kW，总装机容量58.40MW。为保障供电，惠南庄泵站引入了两路电源：第一电源是110kV双回线路，高压侧采用内桥接线，设置2台40MVA（110kV/10kV）主变压器，其10kV侧为单母线分段，每段母线各带4台电动机（3台运行、1台备用）及一台10/0.40kV站用变（1600kVA）；第二电源是10kV两路专线电源，分别供应给生产区（3#站用变（10/0.40kV，1600 kVA））和办公生活区（4#生活变（10/0.40kV，630kVA））。文章提到的1#～3#站用电源均取自上述两路电源。

2 惠南庄泵站站用电结构

2.1 站用电电源引接方式

惠南庄泵站目前有3台站用变。其中1#站用变引自站区内110kV变电站1#主变低压侧10kV母线段（10kVⅠ段），2#站用变引自站区内110kV变电站2#主变低压侧10kV母线段（10kVⅡ段），3#站用变引自站外10kV专线供电线路（10kV三号电源）。

2.2 站用电布置

泵站副厂房分7层，其中地下3层，地上4层。站用电源在空间上由下至上呈垂直分布，其中10kV配电室设在副厂房负一层，三台1600kVA干式站用变压器位于副厂房一层，0.40kV配电室位于副厂房三层。站用变高压侧：10kVⅠ段和10kVⅡ段为单母线分段接线（设有母联开关），3#站用变高压侧为10 kV单母线接线；站用变低压侧：0.40kVⅠ段和0.40kVⅡ段为单母线分段接线（设母联断路器），0.40kV3#电源为单母线接线。0.40kV各段母线上均设功率因数集中补偿装置。

2.3 各站用变所带负荷

1#站用变所带负荷有：主厂房1～4#机组动力配电柜,主厂房机组检修柜,主厂房检修平台检修柜（1层）,副厂房检修柜,副厂房风机动力配电柜,主厂房水源热泵配电柜；2#站用变所带负荷有：主厂房5～8#机组动力配电柜,主厂房机组检修柜,厂房1层检修柜,渗漏排水泵房动力配电柜,副厂房技术供水动力配电柜,主厂房空调机房配电柜,主厂房排风机配电柜,110kV变电站GIS电源柜；3#站用变所带负荷有：进口闸房动力配电柜，抽水泵房动力配电柜，测流房及北侧阀井（3座）配电柜，主厂房1～8#机组动力配电柜，主厂房消防泵动力配电柜，主厂房事故排水泵动力配电柜，副厂房油处理室动力配电柜，副厂房电梯机房配电柜，加氯间动力配电柜，110kV变电站检修电源，机修车间动力配电柜，绝缘油库动力配电柜。主、副厂房及全场各建筑物光负荷配电柜，副厂房1层消防控制室电源，副厂房中控室及LCU室配电柜，副厂房3层直流室电源，副厂房4层电源盘室，水质监测站电源，1～2#门卫室泵站室外道路、植被照明配电柜。

由上述统计可知，1、2#站用变主要负责供应泵站主水泵机组生产使用，3#电源负责提供泵站各附属建筑动力电源和全场照明电源。

3 惠南庄泵站站用电使用现状

目前，惠南庄泵站站用电系统均已建设完成并投入使用。泵站除了停运检修外，有两种运行方式，当北京要求供应流量>20m3/s时，泵站采用大流量运行方式，此时2台40MVA（110kV/10kV）主变压器投入，3台站用电变压器同时投入，各母线段分列运行。10kVⅠ段和10kVⅡ段母线分别带4台机组运行（3台运行、1台备用）；当一台主变故障或检修退出运行时，10kV母线断路器投入运行，此时一台主变压器可带5台机组满负荷运行，如机组变速运行在55m3/s流量以下时则可满足6台机组运行要求。

当北京要求供应流量<20m3/s时，泵站采用小流量运行方式，水在前池通过小流量管绕过机组，直接进入泵站出水管，利用重力自流。此时，8台水泵机组均不需要启动。两台40MVA的主变实际负载只有副厂房风机、主厂房水源热泵、主厂房空调机房、主厂房排风机,由于所带负荷相对偏小，主变及设备损耗很大。根据泵站运行规范（GB/T50265-2010第10.2.5条）“当设置2台及以上站用变压器，且附件有可靠外来电源时，宜将其中1台与外电源连接。”，此时为避免空载损耗宜将两台主变退出运行，由第二电源（3#电源）提供全场用电。但是由于惠南庄泵站3#电源实际上和第一电源没有连接，第一电源只能继续运行。按设计规划，这种小流量运行方式约占年运行时间的35%，而据近半年电费数据统计分析，每月这部分损耗电费近3万元。

2014年11月，惠南庄泵站3#电源由于线路检修停电，3#站用变失电，进而造成3#站用变所带的负荷大面积停电。此时110kV线路还在正常供电中，但它现在所带的负荷只有厂房内的通风空调，3#电源上的照明和电梯都停了，生产区内其他建筑如进口闸房、抽水泵房、测流房、加氯间、机修车间、水质监测站、门卫室等也都漆黑一片，给工作人员带来了极大的不便。

4 电气改造设想

泵站设计规范（GB/T50265-2010）第10.2.5条条文说明“有些地区有第二电源时，在设计中为了提高站用电的可靠性或避免泵站停运时的主变压器空载损耗，常将其中一台站用变压器或另外增加的一台站用变压器接至第二电源上。有条件的地方可以由生活区引一回电源，作为泵站备用电源”。

惠南庄泵站有第二电源（3#电源），也有生活区电源（4#电源），应该怎样改进才能保证厂用供电系统的可靠性、稳定性和灵活性呢？根据现场存在问题并结合实际情况提出以下三种方案：

方案一：在生活区电源和3#电源间加设联络开关，并设可靠闭锁装置。3#电源和生活区电源来自同杆架设的两路10kV专线电源（10kV惠南庄一路和10kV惠南庄二路），两路电源的负荷等级相同，无论选择在10kV侧还是0.40kV侧都能方便的实现改造，解决3#电源的备用问题，但是这种方案的缺点是解决不了停泵期间主变压器空载损耗问题。

方案二：在3#电源和0.40kVⅡ段母线间加设联络开关，并设可靠闭锁装置。0.40kVⅡ段母线取自110kV变电站，负荷等级要比3#电源的10kV专线高出一级，供电更加可靠。如果这样改造，在停泵期间，可以停掉两台主变压器，由3#站用变通过联络开关对1#，2#母线段除主机组以外站用电负荷供电。这样主变空载损耗问题就不存在了。如3#电源失电，也可以由0.40kVⅡ段母线通过联络开关带全部3#电源负荷。经过现场查看，400V配电室0.40kVⅡ段母线有预留柜子位置，0.40kV3#电源母线段上也有预留柜子位置，且两组柜子房间相邻，增加联络柜和隔离柜都没有问题。

方案三：把上述两个方案结合起来，即在生活区电源和3#电源间加设联络开关，又在3#电源和0.40kVⅡ段母线间加设联络开关。这样站用电的供电灵活性更高，不论那一路电源出现问题，都有多种方案进行站用电倒换，但是这样改造后站用电系统相对复杂，改造费用也增加很多。

比较以上三个方案，方案二实施简便、改造费用最低，能满足预期功能，综合性价比最高，且经过改造后每年能节约电费十几万元。故推荐实施方案二。

5 结语

站用电系统是整个泵站正常运行的一个重要保障。经过改进的站用电系统运行方式会更加灵活、可靠，能够有效的解决目前站用电源无备用问题，解决主变空载损耗问题，大大提高了供电可靠系数，保证向北京安全可靠的供水。