魚(yú)糧水庫(kù)電氣一次設(shè)計(jì)

□郭 艷（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

1 接入電力系統(tǒng)方式

根據(jù)水機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)提供資料，舒家龍泵站含1，2＃出水管線(xiàn)，經(jīng)這2 條出水管線(xiàn)分別將水提至640m 高位水池和569 m 高位水池，再?gòu)母髯愿呶凰匾撂镩g灌溉。本次設(shè)計(jì)中1＃管線(xiàn)裝機(jī)容量為4×1250kW，三用一備；2＃管線(xiàn)設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為3×710kW，兩用一備。本泵站建成后的任務(wù)是灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水及農(nóng)村人畜引水，其性質(zhì)應(yīng)屬三級(jí)負(fù)荷。

根據(jù)目前收集到的江口縣電力系統(tǒng)資料知，現(xiàn)小龍?zhí)?5kV變電站主變?nèi)萘繛?×4000kVA，在近期內(nèi)將進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)建。本泵站接入電力系統(tǒng)方式為：由小龍?zhí)?5kV 變電站引接一回專(zhuān)用線(xiàn)路，輸電線(xiàn)路型號(hào)LGJ-70，輸電距離約為3km，電壓等級(jí)為35kV。

2 電氣主接線(xiàn)

舒家龍泵站1，2＃管線(xiàn)共設(shè)有7 臺(tái)工作水泵，由水機(jī)專(zhuān)業(yè)對(duì)水泵電機(jī)選型可知，本站7 臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)可選用額定電壓為10kV 或者6kV 的同步電動(dòng)機(jī)，由于本站采用35kV 進(jìn)線(xiàn)，無(wú)論采用6kV 或10kV 電動(dòng)機(jī)，均需配置降壓變壓器，二者的技術(shù)性能相近，但10kV 電機(jī)在價(jià)格上較6kV 電機(jī)貴15%左右，故本泵站水泵電機(jī)均采用額定電壓為6kV 的同步電動(dòng)機(jī)，既能滿(mǎn)足泵站水泵運(yùn)行要求，又能改善電網(wǎng)功率因素，從而節(jié)約能源。根據(jù)本站裝機(jī)容量及臺(tái)數(shù)、出線(xiàn)電壓及回路數(shù)、輸送容量及距離等，本著接線(xiàn)簡(jiǎn)單、清晰、操作維護(hù)方便、運(yùn)行靈活、技術(shù)可靠等原則，舒家龍泵站的電氣主接線(xiàn)初定為：由小龍?zhí)磷冸娬?5kV母線(xiàn)上引出一回型號(hào)為L(zhǎng)GJ-70，長(zhǎng)度約為3km 的專(zhuān)用線(xiàn)路，經(jīng)本站內(nèi)一臺(tái)容量為6300kVA 的主變壓器，將35kV 降壓到6 kV 后向站內(nèi)水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電。35kV 側(cè)采用變壓器-線(xiàn)路組單元接線(xiàn)，6kV 電動(dòng)機(jī)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)型式。

3 廠(chǎng)用電接線(xiàn)

泵站采用機(jī)組自用電和公用電混合供電方式，采用一級(jí)380/220V 電壓，三相四線(xiàn)制系統(tǒng)。由《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50265-2010）內(nèi)容知，接有同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源的站用變壓器，宜將其高壓側(cè)與該電動(dòng)機(jī)接在同一母線(xiàn)段上。故考慮設(shè)置一臺(tái)容量為400kVA 的干式變壓器作為站用變壓器，該變壓器接至電動(dòng)機(jī)6kV 電壓母線(xiàn)，降壓為0.40kV 后向泵房?jī)?nèi)其他用電設(shè)備供電，0.40kV 廠(chǎng)用母線(xiàn)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)型式。

4 主要電氣設(shè)備選擇

4.1 短路電流計(jì)算

為了驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)、熱穩(wěn)定，以及短路器開(kāi)斷電流等，本次設(shè)計(jì)根據(jù)舒家龍泵站目前初擬的接入電力系統(tǒng)方式，對(duì)其進(jìn)行三相短路電流初步計(jì)算。其中以110kV 江口變電站110kV線(xiàn)路30km 外側(cè)為無(wú)窮大系統(tǒng)，計(jì)算中選取基準(zhǔn)容量Sb=10MVA，基準(zhǔn)電壓為各短路點(diǎn)的平均電壓Uj。舒家龍泵站短路電流計(jì)算接線(xiàn)見(jiàn)圖1，計(jì)算得d1 點(diǎn)和d2 點(diǎn)短路電流值見(jiàn)表1。

4.2 主要電氣設(shè)備選擇

4.2.1 6kV 開(kāi)關(guān)柜

6kV 開(kāi)關(guān)柜采用固定式，配真空斷路器，斷路器額定開(kāi)斷電流25kA。每臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)均采用高壓軟啟動(dòng)裝置，按“一拖一”配置。35kV 側(cè)配電裝置采用戶(hù)內(nèi)固定式高壓開(kāi)關(guān)柜。低壓開(kāi)關(guān)柜選用抽屜式開(kāi)關(guān)柜，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)配低壓塑殼及框架斷路器。

圖1 舒家龍泵站短路電流計(jì)算接線(xiàn)圖

表1 d-1 點(diǎn)和d-2 點(diǎn)短路電流值參數(shù)表

4.2.2 主變壓器（1 臺(tái)）

型號(hào) S11-6300/35

額定電壓 35 ±2 ×5%/6.30kV

額定容量 6300kVA

接線(xiàn)組別 Y,d11

冷卻方式 自冷式

運(yùn)輸重量 7.31t

4.3 無(wú)功功率補(bǔ)償

本泵站電動(dòng)機(jī)均采用同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，勿需裝設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。

4.4 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

舒家龍泵站1,2＃ 管線(xiàn)所選電動(dòng)機(jī)單機(jī)容量分別為1250kW 和900kW，考慮到單機(jī)容量大，所接系統(tǒng)小，電機(jī)若直接起動(dòng)對(duì)系統(tǒng)沖擊大，因此考慮采用固態(tài)軟啟動(dòng)裝置將起動(dòng)電流控制在額定電流的2.50 倍左右，減少對(duì)電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)自身的沖擊，同時(shí)也減少了連接在電動(dòng)機(jī)上機(jī)械負(fù)載裝置的機(jī)械沖擊，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機(jī)檢修時(shí)間。電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)柜就近布置在主廠(chǎng)房?jī)?nèi)的電動(dòng)機(jī)旁。

5 過(guò)電壓保護(hù)及接地裝置

5.1 直擊雷保護(hù)

主、副泵房均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防直擊雷措施是在屋頂敷設(shè)一圈避雷帶。35kV 主變壓器緊靠泵房布置在戶(hù)外，經(jīng)防雷保護(hù)計(jì)算后，應(yīng)在主變附近選擇一處適當(dāng)位置設(shè)置1 根18m 高的獨(dú)立避雷針，使主變?cè)谠摫芾揍樀谋Ｗo(hù)范圍內(nèi)，從而對(duì)其起到直擊雷保護(hù)作用。35kV 架空進(jìn)線(xiàn)應(yīng)考慮在進(jìn)線(xiàn)段或全線(xiàn)架設(shè)避雷線(xiàn)保護(hù)。

5.2 過(guò)電壓保護(hù)

按“水力發(fā)電廠(chǎng)過(guò)電壓保護(hù)和絕緣設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則”（DL/T5090-1999）、“泵站設(shè)計(jì)規(guī)范”要求，在泵站35kV 進(jìn)線(xiàn)、電動(dòng)機(jī)6kV 母線(xiàn)裝設(shè)避雷器并且在電動(dòng)機(jī)進(jìn)線(xiàn)端裝設(shè)一組避雷器，為保護(hù)泵站電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的絕緣，還考慮在電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)裝設(shè)一只氧化鋅避雷器。

5.3 接地

在泵站內(nèi)設(shè)置一個(gè)統(tǒng)一接地網(wǎng)，采用人工接地體和自然接地體相結(jié)合的方式，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式聯(lián)合接地系統(tǒng)的泵站，考慮接地電阻值不超過(guò)1Ω。

5.3.1 主接地網(wǎng)

本泵站主接地網(wǎng)由自然接地體和人工接地體兩部分組成。自然接地體利用進(jìn)水鋼管、出水管線(xiàn)的鋼管和鋼筋、各種閘門(mén)、攔污柵、水工構(gòu)筑物的金屬構(gòu)架等。全站主、副廠(chǎng)房、主變場(chǎng)應(yīng)形成一個(gè)接地系統(tǒng)。自然接地體和人工接地網(wǎng)之間至少用兩根接地干線(xiàn)連接，干線(xiàn)采用截面≥50mm ×6mm 的鍍鋅扁鋼或直徑20mm 的鍍鋅圓鋼，以構(gòu)成全廠(chǎng)接地系統(tǒng)。接地裝置應(yīng)充分利用埋在土地中或水中的鋼筋并與廠(chǎng)內(nèi)主接地網(wǎng)連接，可考慮在進(jìn)水池中設(shè)置一面積為40m ×5m 的水下接地網(wǎng)，網(wǎng)格大小可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，以保證接地電阻值能達(dá)到要求。

5.3.2 電氣設(shè)備接地

在舒家龍泵站廠(chǎng)房?jī)?nèi)布置有各級(jí)電壓的電氣設(shè)備，均應(yīng)采用明敷或者暗敷形成閉和回路的水平接地干線(xiàn)相連接。各建筑物層的水平接地網(wǎng)間，將通過(guò)多根垂直接地干線(xiàn)連成一體，并與主接地網(wǎng)連接。重要電氣設(shè)備的工作和保護(hù)接地干線(xiàn)的連接不少于兩處。

5.3.3 均衡電位接地

主、副泵房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)鋼筋中，沿廠(chǎng)房柱內(nèi)每隔4～5m 距離選定1～2 根垂直鋼筋與房頂及地板內(nèi)表層水平鋼筋焊牢，從而形成一個(gè)屏蔽網(wǎng)。它們與接地干線(xiàn)的連接，使整個(gè)結(jié)構(gòu)電位均衡。在中控室、通信室及高壓開(kāi)關(guān)室內(nèi)應(yīng)敷設(shè)均壓網(wǎng)。

6 電氣設(shè)備布置

泵站主廠(chǎng)房全長(zhǎng)51.60m，寬12.60m，為地面式布置。主廠(chǎng)房的電氣設(shè)備布置遵循運(yùn)行安全、檢修維護(hù)方便，在水泵層（424.12m）依次布置有1，2#管線(xiàn)共7 臺(tái)水泵機(jī)組，并且在主廠(chǎng)房的426.12m 高層設(shè)一運(yùn)行層兼作巡視通道，布置電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)柜、軟起動(dòng)柜、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁屏以及機(jī)組LCU，與副廠(chǎng)房電纜夾層同高層。舒家龍泵站副廠(chǎng)房完全平行布置于主廠(chǎng)房上游側(cè)，與主廠(chǎng)房相同長(zhǎng)度、寬8.67m，按兩層設(shè)計(jì)，在副泵房429.12m 層布置中控室、高壓開(kāi)關(guān)柜室及廠(chǎng)用配電室等；另設(shè)有電纜夾層，高層為426.12m。為滿(mǎn)足樞紐布置及運(yùn)輸要求，戶(hù)外35kV 主變場(chǎng)布置靠近主廠(chǎng)房，布置高層為426.12m。

7 照明

泵站照明系統(tǒng)為交流220V 系統(tǒng)，電光源的選擇及配置符合《泵站技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。泵站室外照明采用節(jié)能型低壓鈉燈，外型考慮為庭院型，室內(nèi)辦公值班室采用節(jié)能型熒光燈，泵站主、副廠(chǎng)房采用工廠(chǎng)型、防塵、防水廣照型燈具。為了提高照明用電負(fù)荷的功率因數(shù)，所有整流器，采用電子整流器。另外，泵站內(nèi)還應(yīng)設(shè)置有事故照明裝置，當(dāng)交流電源消失后，由直流系統(tǒng)向泵站主、副廠(chǎng)房提供照明。

8 結(jié)語(yǔ)

魚(yú)糧水庫(kù)開(kāi)發(fā)直接目標(biāo)是解決灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水問(wèn)題，提高附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水保障；間接目標(biāo)是提高糧食生產(chǎn)安全，解決貧困，改善基本生存所需的供水條件，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。舒家龍泵站屬魚(yú)糧水利工程灌區(qū)工程中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員充分考慮工程特點(diǎn)和重要性，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算和比較，確定泵站電氣主接線(xiàn)方案、選擇電氣設(shè)備，并進(jìn)行布置，得到了評(píng)審專(zhuān)家的認(rèn)可。