生态供水泵站改造水泵配电方案分析

邵 伟

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，宁夏 银川 750001）

某生态供水二泵站和水库配套建设，二泵站原设计为一台1 250 kVA变压器，一路10 kV进线，现状有2台预留10 kV开关柜，10 kV和0.4 kV均采用单母线接线，共7台低压水泵，为四个区域供水，分别为葡萄园北区、葡萄园南区、京河大道供水区、秦月路供水区。因供水区用水需求增大，对二泵站进行提升改造以满足供水需求。

泵站改造涉及水泵的更换及其配电系统改造设计，下文将从电动机电压选择、变压器经济运行、设备安装和线缆敷设、节能和节约投资等方面具体描述。

1 水泵配电改造设计方案

1.1 电动机电压选择

水泵电动机电压等级直接影响前期建设投资费用。规范GBT 50510—2009，第5.3.5条规定，主电动机额定电压的升级应在方案论证的基础上进行，优先选用10 kV电压等级。《给水排水设计手册》（第8册），第6.1.1.3节要求220～355 kW电动机电压应经过技术经济比较确定，比较内容包括设备费、维护费、电费。

二泵站现状水泵均为380 V低压电动机，功率200 kW，采用变频启动和控制方式。改造后水泵功率为315 kW，315 kW电动机电压有380 V、660 V、10 kV三种电压可供选择，共改造5台水泵。下面将通过对改造水泵电动机三种电压等级方案的设备费进行对比。水泵现状和改造情况如表1所示。

表1 二泵站水泵现状与改造表

电动机电压选择方案分析如下：

（1）改造后水泵采用380 V电动机，需对现状水泵低压柜内低压断路器、变频控制器、接触器、互感器进行更换，柜体可重复利用，变频器一拖一运行。考虑到设备安装，此方案需将已有柜体拆除返厂进行总装后再运回，原有变压器需进行更换增容。380 V电压方案投资表如表2所示。

表2 380 V电压方案投资表

（2）改造后315 kW水泵采用660 V电动机，220 kW水泵采用380 V电动机，不对原低压柜进行拆除。原变压器需进行更换降容。新设置315 kW水泵变频控制柜，变频器一拖二控制，水泵一用一备。10 kV配电柜利用现状备用的2台开关柜（见表3）。（3）改造后315 kW水泵采用10 kV电动机，220 kW水泵采用380 V电动机，不对原配电柜进行拆除。原变压器需进行更换降容。新设置315 kW水泵变频控制柜，变频器一拖二控制，水泵一用一备（见表4）。

表3 660 V电压方案投资表

表4 10 kV电压方案经济投资表

1.2 三种电压方案投资（见表5）

表5 三种电压方案投资对比表

通过对比以上三种方案，电动机690 V电压等级方案总费用最小。从表中可以看出，380 V造成费用偏高的原因是低压变频器、电缆及其损耗费用相对较高，10 kV方案造成费用偏高的原因是10 kV变频装置费用偏高。因此，从经济和节能方面考虑，采用690 V电动机较为合理。下表列出从经济和节能角度三种电压方案的对比，见表6。

表6 三种电压方案的经济节能对比表

1.3 设备安装和节能

设备的安装应尽量利用现有变配电室房间和电缆沟，线缆敷设优先利用已有电缆沟、桥架、穿线管。采用690 V电动机方案后，原有变压器低压侧负荷减少，为保证变压器合理经济运行，对现状变压器进行更换。

耗能设备主要为电动机、变压器、电缆。因此，在选择电动机时优先选择高效电动机和低耗能变压器，并适当提高低压侧功率因数。在运行管理方面，一用一备运行方式的水泵建议定期轮换工作，提高水泵的使用寿命。电缆损耗主要和配电距离及电流有关，在设计时适当考虑增加电缆截面降低损耗。

2 结语

泵站改造设计电动机电压的选择对前期投资、配电设备选择影响重大，需结合现状变配电室可利用的设备安装面积，并通过经济技术比较后确定最终的水泵电机的电压等级。从经济角度，380 V方案变频器投资适中，但能耗最多；10 kV方案变频器投资最多，能耗最少；690 V方案变频器和能耗均适中，但需配套专用变压器和变频器，同时泵站内多出一种电压。泵站的改造设计需从技术可行性、前期投资、节能等方面因素综合对比分析，并结合设备安装对现状房间的需求，来确定最终的改造方案。