鱼粮水库电气一次设计

□郭 艳（贵州省水利水电勘测设计研究院）

1 接入电力系统方式

根据水机及相关专业提供资料，舒家龙泵站含1，2＃出水管线，经这2 条出水管线分别将水提至640m 高位水池和569 m 高位水池，再从各自高位水池引至田间灌溉。本次设计中1＃管线装机容量为4×1250kW，三用一备；2＃管线设计装机容量为3×710kW，两用一备。本泵站建成后的任务是灌溉、乡镇供水及农村人畜引水，其性质应属三级负荷。

根据目前收集到的江口县电力系统资料知，现小龙塘35kV变电站主变容量为2×4000kVA，在近期内将进行升级扩建。本泵站接入电力系统方式为：由小龙塘35kV 变电站引接一回专用线路，输电线路型号LGJ-70，输电距离约为3km，电压等级为35kV。

2 电气主接线

舒家龙泵站1，2＃管线共设有7 台工作水泵，由水机专业对水泵电机选型可知，本站7 台水泵电动机可选用额定电压为10kV 或者6kV 的同步电动机，由于本站采用35kV 进线，无论采用6kV 或10kV 电动机，均需配置降压变压器，二者的技术性能相近，但10kV 电机在价格上较6kV 电机贵15%左右，故本泵站水泵电机均采用额定电压为6kV 的同步电动机，既能满足泵站水泵运行要求，又能改善电网功率因素，从而节约能源。根据本站装机容量及台数、出线电压及回路数、输送容量及距离等，本着接线简单、清晰、操作维护方便、运行灵活、技术可靠等原则，舒家龙泵站的电气主接线初定为：由小龙塘变电站35kV母线上引出一回型号为LGJ-70，长度约为3km 的专用线路，经本站内一台容量为6300kVA 的主变压器，将35kV 降压到6 kV 后向站内水泵电动机进行供电。35kV 侧采用变压器-线路组单元接线，6kV 电动机采用单母线接线型式。

3 厂用电接线

泵站采用机组自用电和公用电混合供电方式，采用一级380/220V 电压，三相四线制系统。由《泵站设计规范》（GB50265-2010）内容知，接有同步电动机励磁电源的站用变压器，宜将其高压侧与该电动机接在同一母线段上。故考虑设置一台容量为400kVA 的干式变压器作为站用变压器，该变压器接至电动机6kV 电压母线，降压为0.40kV 后向泵房内其他用电设备供电，0.40kV 厂用母线采用单母线接线型式。

4 主要电气设备选择

4.1 短路电流计算

为了验算导体和电器动、热稳定，以及短路器开断电流等，本次设计根据舒家龙泵站目前初拟的接入电力系统方式，对其进行三相短路电流初步计算。其中以110kV 江口变电站110kV线路30km 外侧为无穷大系统，计算中选取基准容量Sb=10MVA，基准电压为各短路点的平均电压Uj。舒家龙泵站短路电流计算接线见图1，计算得d1 点和d2 点短路电流值见表1。

4.2 主要电气设备选择

4.2.1 6kV 开关柜

6kV 开关柜采用固定式，配真空断路器，断路器额定开断电流25kA。每台水泵电动机均采用高压软启动装置，按“一拖一”配置。35kV 侧配电装置采用户内固定式高压开关柜。低压开关柜选用抽屉式开关柜，开关柜内配低压塑壳及框架断路器。

图1 舒家龙泵站短路电流计算接线图

表1 d-1 点和d-2 点短路电流值参数表

4.2.2 主变压器（1 台）

型号 S11-6300/35

额定电压 35 ±2 ×5%/6.30kV

额定容量 6300kVA

接线组别 Y,d11

冷却方式 自冷式

运输重量 7.31t

4.3 无功功率补偿

本泵站电动机均采用同步电动机进行无功补偿，勿需装设无功功率补偿装置。

4.4 电动机起动

舒家龙泵站1,2＃ 管线所选电动机单机容量分别为1250kW 和900kW，考虑到单机容量大，所接系统小，电机若直接起动对系统冲击大，因此考虑采用固态软启动装置将起动电流控制在额定电流的2.50 倍左右，减少对电网和电动机自身的冲击，同时也减少了连接在电动机上机械负载装置的机械冲击，以延长设备的使用寿命，减少故障和停机检修时间。电动机软启动柜就近布置在主厂房内的电动机旁。

5 过电压保护及接地装置

5.1 直击雷保护

主、副泵房均为钢筋混凝土结构，防直击雷措施是在屋顶敷设一圈避雷带。35kV 主变压器紧靠泵房布置在户外，经防雷保护计算后，应在主变附近选择一处适当位置设置1 根18m 高的独立避雷针，使主变在该避雷针的保护范围内，从而对其起到直击雷保护作用。35kV 架空进线应考虑在进线段或全线架设避雷线保护。

5.2 过电压保护

按“水力发电厂过电压保护和绝缘设计技术导则”（DL/T5090-1999）、“泵站设计规范”要求，在泵站35kV 进线、电动机6kV 母线装设避雷器并且在电动机进线端装设一组避雷器，为保护泵站电动机线圈的绝缘，还考虑在电动机中性点装设一只氧化锌避雷器。

5.3 接地

在泵站内设置一个统一接地网，采用人工接地体和自然接地体相结合的方式，采用计算机监控方式联合接地系统的泵站，考虑接地电阻值不超过1Ω。

5.3.1 主接地网

本泵站主接地网由自然接地体和人工接地体两部分组成。自然接地体利用进水钢管、出水管线的钢管和钢筋、各种闸门、拦污栅、水工构筑物的金属构架等。全站主、副厂房、主变场应形成一个接地系统。自然接地体和人工接地网之间至少用两根接地干线连接，干线采用截面≥50mm ×6mm 的镀锌扁钢或直径20mm 的镀锌圆钢，以构成全厂接地系统。接地装置应充分利用埋在土地中或水中的钢筋并与厂内主接地网连接，可考虑在进水池中设置一面积为40m ×5m 的水下接地网，网格大小可根据实际情况设置，以保证接地电阻值能达到要求。

5.3.2 电气设备接地

在舒家龙泵站厂房内布置有各级电压的电气设备，均应采用明敷或者暗敷形成闭和回路的水平接地干线相连接。各建筑物层的水平接地网间，将通过多根垂直接地干线连成一体，并与主接地网连接。重要电气设备的工作和保护接地干线的连接不少于两处。

5.3.3 均衡电位接地

主、副泵房为钢筋混凝土结构，在结构钢筋中，沿厂房柱内每隔4～5m 距离选定1～2 根垂直钢筋与房顶及地板内表层水平钢筋焊牢，从而形成一个屏蔽网。它们与接地干线的连接，使整个结构电位均衡。在中控室、通信室及高压开关室内应敷设均压网。

6 电气设备布置

泵站主厂房全长51.60m，宽12.60m，为地面式布置。主厂房的电气设备布置遵循运行安全、检修维护方便，在水泵层（424.12m）依次布置有1，2#管线共7 台水泵机组，并且在主厂房的426.12m 高层设一运行层兼作巡视通道，布置电动机中性点柜、软起动柜、电动机励磁屏以及机组LCU，与副厂房电缆夹层同高层。舒家龙泵站副厂房完全平行布置于主厂房上游侧，与主厂房相同长度、宽8.67m，按两层设计，在副泵房429.12m 层布置中控室、高压开关柜室及厂用配电室等；另设有电缆夹层，高层为426.12m。为满足枢纽布置及运输要求，户外35kV 主变场布置靠近主厂房，布置高层为426.12m。

7 照明

泵站照明系统为交流220V 系统，电光源的选择及配置符合《泵站技术规范》的规定。泵站室外照明采用节能型低压钠灯，外型考虑为庭院型，室内办公值班室采用节能型荧光灯，泵站主、副厂房采用工厂型、防尘、防水广照型灯具。为了提高照明用电负荷的功率因数，所有整流器，采用电子整流器。另外，泵站内还应设置有事故照明装置，当交流电源消失后，由直流系统向泵站主、副厂房提供照明。

8 结语

鱼粮水库开发直接目标是解决灌区农业灌溉缺水问题，提高附近乡镇的供水保障；间接目标是提高粮食生产安全，解决贫困，改善基本生存所需的供水条件，促进区域经济可持续发展。舒家龙泵站属鱼粮水利工程灌区工程中的重要环节，设计人员充分考虑工程特点和重要性，经过详细计算和比较，确定泵站电气主接线方案、选择电气设备，并进行布置，得到了评审专家的认可。