滨湖洼地治理世行贷款项目泵站电气设计

张　　梅，安月兰，张开河

（1.济宁市水利局，山东 济宁 272019；2.济宁市黄淮水利勘测设计院，山东 济宁 272019）

滨湖洼地治理世行贷款项目泵站电气设计

张梅1，安月兰2，张开河1

（1.济宁市水利局，山东 济宁 272019；2.济宁市黄淮水利勘测设计院，山东 济宁 272019）

结合南四湖周边滨湖洼地治理世行贷款项目，对排灌泵站电气设计要求、电气设计主要内容进行了阐述，并由此设计展开探讨。

南四湖；滨湖洼地；小型泵站；电气设计

济宁市境内地貌多样，其中南四湖洼地和湖泊面积占全市面积的31%以上，该区域是洪涝灾害频发区，严重影响了当地工农业生产及群众生活。近几年，在南四湖滨湖区实施了南四湖周边滨湖洼地治理世行贷款项目，建设中由于小型排灌泵站排灌灵活、工程简易、投资小、见效快，一大批小型排灌泵站得以建设治理，改善了农田排灌条件，有效控制了项目区的旱涝灾害。排灌站电气设计有别于其他土建工程设计，文章结合该项目泵站电气设计作简要探讨。

1　电气设计内容

南四湖周边滨湖洼地治理世行贷款项目电气设计主要包括43座排灌站，其中新建泵站2座，重建6座，维修加固35座。目前，农村电网经过新一轮改造，变电所10kV各分支线路出线供电可靠性较高，可以满足排灌泵站供电需求，因此设计只做各站10kV电源线路终端杆以内变配电设计，10kV架空线路只计列投资。

1.1接入电力系统方式

1）负荷等级及供电电源。项目主要负荷为泵站水泵配套电动机，根据规范化为三级负荷。经实地勘察，项目区43座泵站附近均有10kV线路经过。根据泵站的计算负荷，供电距离及项目区电网能供电的电源电压，为节约投资，供电方案经与当地供电公司协商，同意新建泵站通过T接的方式由系统取得电源，重建泵站采用原输电线路供电只对部分供电支线进行改造，维修加固泵站输电线路对已损毁线路进行更新。

2）变压器容量的计算。该项目设计主变压器容量的选择2011年前按照原 《泵站设计规范》(GB/T50265-97)附录D（D.0.1）公式计算。鉴于泵站主电动机单机容量较大，持续运行，占泵站总用电量的绝大部分；泵站用电设备容量小，短时运行方式居多，在泵站总用电量中的比例也很小，将两者分开计算。根据水机专业提供的轴功率，参照电机样本查得各电机参数，然后计算主要用电负荷，根据用电负荷，合理选择变压器的容量，使变压器经济运行。

3）电动机起动方式确定。按其他机组正常运行，供电系统最小运行方式和最不利1台机组起动工况计算，根据各站参数，按照《工业与民用配电设计手册》（第三版））表6-16电动机全压起动公式分别计算出电动机启动时电压下降计算成果。经计算，母线电压降满足 《泵站设计规范》(GB/T50265-2010)和《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)对机组起动母线电压降小于15%的要求，故各泵站均采用直接起动方式。

4）功率因数补偿方式确定。根据电力部门对用户功率因数要求和站自然功率因数的实际情况，须对站进行功率因数补偿，采用低压自动功率因数补偿装置，按照《工业与民用配电设计手册》（第三版）表1-9，本设计使各站补偿后功率因数达到0.95，根据公式Qc=Pc（tgφ1-tgφ2）计算各泵站无功补偿量。

1.2电气主接线设计

电气主接线设计是泵站电气设计的重要环节，对设备选择和布置，保护和控制方式等有较大影响。该项目10kV电源进线经跌开式熔断器与主变压器高压侧连接，主变压器低压侧经低压断路器接入0.4kV母线，各机组电源均由该母线引接。站用变压器低压侧经低压断路器接入0.4kV母线，0.4kV低压侧为单母线，照明、管理及其他设施电源均由该母线引接。

1.3主要电气设备的选择

1）主电动机选型。根据水机提供的轴功率和转速，结合排灌站工况，选用Y2系列电动机可满足要求。依据水机专业的计算成果，选择出主电动机型号及参数。异步电动机与同步电动机相比结构简单，可靠性强，运行和维护方便，选电动机时低压异步鼠笼电机是首选。

2）主要电器设备及载流导体选择。项目区排灌泵站一般靠近排灌区，以低压机组为主，单机容量不大，装机台数不多，选用一台主变，同时各站分别配用一台站用变压器供泵站照明、管理设施及其他设备用电。目前国家推广使用的S10、S11系列变压器与 S9系列相比，空载损耗平均降低30%,尤其是空载电流平均下降70%,变压器噪音水平下降7～10dB，价格都相差不大，本次设计中优选S11系列配电变压器，依据排灌站各自计算成果进行选择其他相应设备及导体。

1.4过电压保护及接地

1）过电压保护。为防止雷电波侵入，在电源进线终端杆上及变压器高压侧设避雷器，站变低压配电柜0.4kV母线设浪涌保护器。为防止直击雷，在机房屋顶挑檐设避雷带。

2）接地装置。工作接地、保护接地、防雷接地均利用厂房基础钢筋自然接地极和角钢人工接地极结合构成的接地装置，其接地电阻不应大于4Ω。电源PEN线在低压配电柜处接地，采用TN-S接地系统。配电柜箱体、电动机外壳等均通过PE线可靠接地，设置总等电位联结。

1.5继电保护、控制、测量和操作电源

1）控制、保护与操作电源。变压器10kV侧采用跌落式熔断器控制和作短路保护，0.4kV侧采用低压断路器作控制和瞬时或短延时过电流脱扣器作短路保护，利用断路器长延时过电流脱扣器作过载保护；电动机控制回路，利用交流接触器作电动机的控制，利用低压断路器过电流脱扣器作为电动机短路和接地故障保护，利用热继电器作缺相和过负荷保护，利用交流接触器低压释放特性作为电动机的低压保护。在机旁设置按钮控制箱。操作控制电源为交流，各操作控制电源均从各自的配电屏引接，所有的电动开关跳、合闸均可在各自的配电屏上通过操作按钮完成。

2）测量表计。泵站主要电气设备装有相应的测量装置。根据项目区供电部门要求，采用高供低计方式，变压器低压回路设置交流电压表、交流电流表、电能计量表。低压各主要出线回路均设交流电流表。

1.6信号、通信设计

主变、站变、电动机各控制回路设有一对一的跳、合闸灯光信号，机旁按钮控制箱上设有信号灯，设电话作为对外通信工具。

1.7电气设备布置

电动机在主厂房成“一”字形布置，各电动机按钮控制箱布置在主厂房内靠近电动机旁，距地1.4m墙上明装；主变压器布置在单独变压器室内，低压配电屏在低压配电室内面对面布置；站用变压器采用室外柱上安装布置形式。

1.8照明设计

泵站设有正常工作照明、事故照明装置。各站设一个照明配电箱，安装方式为墙内暗设。工作照明电源由站用电系统的380/220V中性点直接接地的三相四线制系统供电，照明装置电压采用交流220V；各房间均设有相应照明灯具。事故照明采用自带蓄电池的应急灯。

2　有关项目设计探讨

2.1电气设备采购及安装

世行贷款项目与国内项目电气设备采购形式不一致，世行贷款项目为低价采购，最常用的方法是竞争性招标，不按照综合评分确定中标商，不编制标底，而是根据投标商所报单价，依据招标文件中提供的工程量，评出最低价中标。在实际操作中，投标企业大多忽视时效性，往往通过压低造价而中标。为避免中标企业采购设备与地方电力部门要求不一致，项目设计时应收集地方有关电力资料，设计方案及时进行沟通；同时抽取评标专家时，建议电气设备采购让电力系统的供配电专家参与评标，尽量精准选定中标单位，使设备的购置与安装符合地方电力要求，促进项目实施。

2.2电气设计节能措施

排灌站是水利工程的重要组成部分，仅本次世行贷款项目中就治理排灌站43座。今后，随着社会经济的迅速发展，水资源日趋紧缺，建设节水型社会迫切需要开发利用地表水，排灌站工程及引调水泵站工程建设将与日俱增，电气设计将依然扮演重要角色。“节能降耗、保护环境”是一项基本国策，济宁市泵站节能改造潜力和空间较大，电气节能设计将成为电气设计人员今后认真研究的课题，合理设计供配电系统，选电机优选鼠笼型异步机，在规范允许下优选直接启动。变压器经济节能运行的负载率宜为0.45~0.8左右，使其工作在高效低耗区内。电气主接线在满足可靠性前提下应尽量减少接线，选择低耗节能型设备，选用标准件和相同型号的电器尽量减少电器数量，选用合适灯具实现照明节能。在保证安全可靠运行前提下，达到节约电能、保护环境、经济运行的目的。

2.3辩证看待先进设备选用

电气设备设计选择标准有高、中、低档之分，一般先进技术是发展趋势。小型排灌泵站设备的先进性必须建立在安全可靠的基础上，泵站技术发展至今已经较成熟，配套设施运行也较安全，农村小型水利设施泵站没必要非选尖端技术，中等的先进技术即可。目前，不少设计规范已更新，2011年以来均陆续发布实施。今后设计时要采用最新规范,灵活选用规范上下限值，辩证地看待先进设备，重视经济指标和实用性。

3　结语

近几年，济宁市旱涝不均，通过南四湖周边滨湖洼地治理世行贷款项目治理的河道、排灌站在防洪抗旱中发挥了重要作用，提高了农田生产率，并减少了旱涝财产损失。本文只对泵站电气设计有关内容进行了粗浅探讨，今后尚需进行技术、经济等多方全面比较，进一步优化电气设计。

（责任编辑崔春梅）

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1009-6159（2015）-12-0046-03

张梅（1976—），女，高级工程师