簡述污水處理廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘 要】本文根據(jù)污水處理廠的運(yùn)行及設(shè)備特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)污水處理廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡述。

【關(guān)鍵詞】污水處理；供配電系統(tǒng)；設(shè)備的控制；防雷接地

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的提高，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，隨之而來的是生活污水及工業(yè)廢水排放量的不斷增加，所以城市污水處理廠的建設(shè)也是遍地開花，而可靠地供配電系統(tǒng)是污水處理廠連續(xù)運(yùn)行的保證，污水處理廠一旦停電將造成大量未經(jīng)處理的污水直接排放到河里，造成河流的嚴(yán)重污染，不僅給城區(qū)環(huán)境造成了污染，而且還污染了地下水資源，危害人體健康，給水體沿岸居民帶來嚴(yán)重的影響，水體的生態(tài)平衡也受到威脅。

一、 項(xiàng)目簡介

本項(xiàng)目位于遼寧省某沿海城市，近年來城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，現(xiàn)有的污水處理廠已不能滿足城市發(fā)展的需求，需新建一座自動(dòng)化水平較高的現(xiàn)代化污水處理廠，本工程的處理能力為5.0×104m3/d。處理工藝如下：

一級(jí)處理采用粗格柵+污水提升泵房 +細(xì)格柵+旋流沉砂池；生化處理工藝采用改良A2/O工藝；深度處理工藝采用高效沉淀池+活性砂濾池+二氧化氯消毒工藝；污泥處理采用機(jī)械濃縮+板框壓濾機(jī)壓濾脫水；中水通過送水泵房送至中水用戶，剩余尾水排放至附近河流。

本污水處理工程的主要設(shè)備包括低壓大功率設(shè)備（進(jìn)水污水提升泵、鼓風(fēng)機(jī)、送水泵等）和低壓小功率設(shè)備（包括潛水?dāng)嚢杵?、水泵和電?dòng)閥門開關(guān)等）。

二、 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)的原則

針對(duì)污水處理廠的工藝條件以及相關(guān)規(guī)范的要求，其用電設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷，設(shè)計(jì)原則如下：

⑴ 保證供電的安全性，根據(jù)電氣設(shè)備的性能，選擇合適的控制方式，保證用電設(shè)備互不影響。合理安裝防雷接地裝置確保在惡劣氣候環(huán)境下安全可靠供電。

⑵ 保證供電的可靠性，根據(jù)規(guī)范要求，二級(jí)負(fù)荷需要雙回路供電，本工程電源自西郊兩個(gè)不同變電站引入二回10kV電源線路，分別距廠區(qū)1公里和2公里。其中一路為專用線。進(jìn)線電纜采用架空線路敷設(shè)至廠外終端桿，經(jīng)終端桿上開關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)為電纜線路埋地引入廠區(qū)。

⑶ 保證供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)電氣設(shè)備的功率大小及電壓等級(jí)，合理設(shè)計(jì)變配電室，優(yōu)化負(fù)荷組合，縮短供電距離，節(jié)約電力設(shè)備成本。根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的要求，合理設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償裝置。

2、負(fù)荷計(jì)算

本工程采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，重要設(shè)備組的需要系數(shù)確定如下表所示：

3、變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鼓風(fēng)機(jī)房10/0.4kV變電所，內(nèi)設(shè)2臺(tái)1000kVA干式變壓器；送水泵房10/0.4kV變電所，內(nèi)設(shè)2臺(tái)630kVA干式變壓器。變電所內(nèi)主變壓器均為一工作、一備用；變壓器附帶防護(hù)等級(jí)不低于IP2×的封閉柜式金屬外殼，并附帶溫度控制器及強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)。10kV配電系統(tǒng)為單母線分段，正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)斷路器受電，兩路電源一工作、一備用，當(dāng)工作電源失壓后，備用電源手動(dòng)投入。

廠內(nèi)10kV系統(tǒng)繼電保護(hù)采用一體化微機(jī)綜合保護(hù)裝置；10kV系統(tǒng)的電源進(jìn)線保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置及PT監(jiān)控裝置分別安裝在相應(yīng)的配電柜內(nèi)；綜合保護(hù)裝置通過總線與后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊；后臺(tái)管理系統(tǒng)接入廠內(nèi)自控系統(tǒng)將變電所運(yùn)行工況上傳至廠級(jí)中控室。

變電所變壓器低壓側(cè)配電系統(tǒng)采用單母線分段的形式，正常運(yùn)行時(shí)，兩路電源一工作一備用，母聯(lián)斷路器受電運(yùn)行。

本工程10kV系統(tǒng)側(cè)計(jì)量； 10kV配電系統(tǒng)設(shè)置專用計(jì)量柜，柜內(nèi)測(cè)量CT、PT及表計(jì)按當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門要求設(shè)置。在變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，補(bǔ)償電容器采用自動(dòng)循環(huán)投切方式，補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.95。

4、電纜敷設(shè)

電纜采用電纜溝及電纜橋架敷設(shè)。當(dāng)電纜需穿越道路敷設(shè)時(shí)，盡量采用暗敷，如架空敷設(shè)，也得注意美觀及便于行人和車輛行走。同一路徑的電纜少于6根時(shí)直埋敷設(shè)；電纜較多時(shí)采用電纜溝或電纜橋架敷設(shè)；構(gòu)筑物外電纜明敷時(shí)均穿撓性防水金屬管保護(hù)，構(gòu)筑物內(nèi)電纜、電線均穿管敷設(shè)。直埋敷設(shè)的電纜采用金屬鎧裝，在電纜溝及橋架內(nèi)敷設(shè)的電纜采用非鎧裝電纜，進(jìn)出建（構(gòu)）筑物處均穿保護(hù)管。

5、防雷保護(hù)與接地系統(tǒng)

⑴ 本工程低壓配電系統(tǒng)接地形式采用TN-C-S系統(tǒng)。

⑵ 電氣、防雷、儀表及自控系統(tǒng)采用聯(lián)合接地，接地電阻小于4Ω。由于該地區(qū)土壤電阻率較高，為保證達(dá)到要求的接地電阻值，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，采用降阻劑措施。

⑶ 在各建筑物內(nèi)設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)端子板，將配電柜內(nèi)PE母排、進(jìn)出建筑物金屬鋼管、電氣保護(hù)管、接地體用熱鍍鋅扁鋼匯集到總等電位聯(lián)結(jié)端子板上，使其導(dǎo)電部分互相連通。

⑷ 本工程按三類防雷措施設(shè)計(jì)。在屋面上明敷避雷帶作為接閃器，金屬屋面的建筑物利用其金屬屋面作為接閃器；利用建筑物結(jié)構(gòu)柱子內(nèi)的主筋作引下線；利用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作自然接地體。

⑸ 為防雷電波侵入，電纜進(jìn)出線在進(jìn)出端應(yīng)將電纜的金屬外皮、保護(hù)鋼管等通過總等電位母線接地；各配電系統(tǒng)的電源進(jìn)線處均裝設(shè)SPD。

6、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)及控制方式

由于提升泵房潛水排污泵及生化反應(yīng)池內(nèi)回流泵的容量較大，采用軟啟動(dòng)的運(yùn)行方式，廠內(nèi)其他電動(dòng)機(jī)設(shè)備均為直接起動(dòng)、工頻運(yùn)行。

根據(jù)工藝需要廠內(nèi)加藥計(jì)量泵、進(jìn)水提升泵、中間提升泵、曝氣鼓風(fēng)機(jī)、送水泵采用變頻調(diào)速的運(yùn)行方式。

電動(dòng)機(jī)設(shè)備的控制方式均為就地手動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)控制，模式轉(zhuǎn)換由設(shè)置在就地控制箱上的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)完成。自動(dòng)時(shí)由PLC控制，手動(dòng)時(shí)可在控制單元上實(shí)施點(diǎn)動(dòng)手動(dòng)控制。手動(dòng)控制僅在系統(tǒng)和設(shè)備調(diào)試或定期維修時(shí)使用，正常運(yùn)行時(shí)全由PLC自動(dòng)控制。

7、照明系統(tǒng)

各建筑物內(nèi)照度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下：

配電室、水處理車間：200lx；

分控站控制室、綜合樓辦公室、試驗(yàn)室：300lx；

中心控制室：500lx；

變電所、控制室內(nèi)設(shè)應(yīng)急照明。

廠內(nèi)各工藝單體配電附屬和值班、控制室內(nèi)照明光源選用T8型三基色電子熒光燈；各工藝單體生產(chǎn)車間內(nèi)照明光源選用金屬鹵化物燈；室外廠區(qū)照明光源選用高壓鈉燈。

綜上所述，污水處理廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，但在一些細(xì)節(jié)上還需注意，除上述提到的設(shè)備控制方面外，還應(yīng)注意的是，污水處理廠使用大量的潛水?dāng)嚢铏C(jī)，此種電機(jī)的額定電流為一般電機(jī)的1.5～2倍左右，相應(yīng)的電氣元件以及電纜截面的選擇都應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大。

本工程的供配電系統(tǒng)和自動(dòng)化水平在國內(nèi)屬于先進(jìn)水平，投入使用兩年來，運(yùn)行穩(wěn)定，也取得了良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院. 工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版. 北京：中國電力出版社，2005

[2] 建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司/中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院. 全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施：2009電氣. 北京：中國計(jì)劃出版社，2009

作者簡介：胡振宇，1979年出生，本科學(xué)歷，工程師，2003年畢業(yè)至今，一直從事電氣設(shè)計(jì)工作。