小嶺鎮(zhèn)供水工程水廠供電設(shè)計(jì)淺析

李 晶

（西安景天水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司，陜西 西安 710016）

小嶺鎮(zhèn)供水工程是柞水縣社川河流域供水的主要基礎(chǔ)設(shè)施之一，在原水廠的基礎(chǔ)上對電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，原礦業(yè)公司的水廠輸入接入10 kV 高壓輸電電路滿足需求，但由于原礦廠的接入變壓器老化，為確保水廠用電需求，本文結(jié)合小嶺鎮(zhèn)供水工程實(shí)際，在原供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改造。

1 電負(fù)荷

小嶺鎮(zhèn)供水新建水廠用電負(fù)荷主要為：水廠自用水泵、水廠加藥、加氯設(shè)備、自動化設(shè)備、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及廠房和廠區(qū)照明等。

（1）水廠自用水泵。安裝QS10-15/1-1.5 小型潛水泵2 臺，一用一備，單機(jī)功率1.5kW,用電負(fù)荷1.5kW。

（2）水廠加藥、加氯設(shè)備。水廠加藥間共設(shè)隔膜式計(jì)量泵6臺，其中投加混凝劑的3 臺，“兩用一備”；投加助凝劑的3 臺，“兩用一備”。水泵型號GM-90-0.7，軸功率0.37 kW。用電負(fù)荷4×1.05×0.37 kW。水廠加氯間共設(shè)二氧化氯發(fā)生器3 臺，其中后加氯點(diǎn)設(shè)置1 臺，前加氯點(diǎn)設(shè)置1 臺，備用1 臺，二氧化氯發(fā)生器型號HSD2000，功率2 kW。用電負(fù)荷2×2 kW。

（3）管理房和站區(qū)照明及職工生活等，用電負(fù)荷38.6 kW。

（4）自動化及視頻監(jiān)控系統(tǒng)用電負(fù)荷15 kW。

加壓泵站用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表1。

2 電氣主接線

2.1 水廠電氣主接線

一般小型工程采用的電氣主接線的接線方式有單母線接線、單母線分段接線兩種。

單母線接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、操作檢修方便，投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，還便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置；缺點(diǎn)：不夠靈活，可靠性較低，當(dāng)母線或與母線相連的任一元件故障或檢修時，會造成整個變配電所停電或短時停電。

表1 新建水廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

分段單母線接線優(yōu)點(diǎn)：用開關(guān)設(shè)備（斷路器或隔離開關(guān)）將母線分段后，重要負(fù)荷可以分別安裝到兩段母線上，當(dāng)一段母線故障或檢修時，另一段母線可以正常工作，提高了供電的可靠性；缺點(diǎn)：接線復(fù)雜，維修操作技術(shù)要求高，工程造價高，當(dāng)一段母線或與該母線相連的設(shè)備故障或檢修時，接于該母線上的所有回路都要停電或短時停電。且分段單母線接線的使用條件為采用兩臺變壓器，對本工程不太適宜。

依據(jù)上述分析，結(jié)合工程具體情況，本著電氣主接線滿足安全可靠、運(yùn)行靈活、接線簡單、操作維護(hù)方便、節(jié)省投資以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等原則，確定本工程的主接線方式為單母線接線。采用10 kV 單回路供電，安裝一臺變壓器，在變壓器高壓側(cè)采用高壓跌落式熔斷器操作，且可作為短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)；變壓器低壓側(cè)用電力電纜與低壓屏聯(lián)接。同時，安裝50 kW 柴油發(fā)電機(jī)一臺，發(fā)電機(jī)和變壓器不能并列運(yùn)行。在正常情況下變壓器運(yùn)行，供全部設(shè)備用電。在電網(wǎng)停電等非常情況下，發(fā)電機(jī)運(yùn)行，供部分急用設(shè)備用電，以保證小嶺鎮(zhèn)供水工程新建水廠的正常運(yùn)行。

2.2 各泵站主接線

在配水管網(wǎng)的末端，有4 個項(xiàng)目由于地勢較高，通過加壓泵站抽水至項(xiàng)目區(qū)，每個泵站內(nèi)所有電纜由控制柜沿電纜橋架敷設(shè)至用電點(diǎn)；進(jìn)出線方式與電機(jī)及用電設(shè)備配套。低壓電纜采用YJV-0.6/1 kV 交聯(lián)聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套銅芯（阻燃）電力電纜，工作溫度90℃。各泵站電纜型號見表2。

表2 各泵站電纜列表

3 電氣設(shè)備的選擇

3.1 變壓器選用

水廠用電負(fù)荷主要包括給水廠自用水泵、水廠加藥、加氯設(shè)備、自動化設(shè)備、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及廠房和廠區(qū)照明等。變壓器容量按水廠最大運(yùn)行方式下的最大可能運(yùn)行負(fù)荷，計(jì)入功率因數(shù)、同時系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)及網(wǎng)絡(luò)損失系數(shù)確定，并用發(fā)生事故時，可能出現(xiàn)的最大廠用負(fù)荷校驗(yàn)。其計(jì)算結(jié)果如下：

取S廠=100 kVA。

依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，選用S9-M型系列產(chǎn)品。該變壓器系全密封的新型節(jié)能產(chǎn)品，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理、噪音低、穩(wěn)定性強(qiáng)、空載損耗低，空載電流小，負(fù)載損耗小以及免維護(hù)、重量輕的特點(diǎn)，適宜于該工程的應(yīng)用。

經(jīng)查閱產(chǎn)品手冊，擬定變壓器為1 臺S9-M-100/10，其參數(shù)為：u=10±5%/0.4 kV，Yyh0 接線組，Uk=4%。

3.2 配電設(shè)備選用

主要配電設(shè)備選型設(shè)計(jì)遵循采用性能優(yōu)良、高效、節(jié)能、低耗、技術(shù)先進(jìn)且能實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)控的原則，按額定電壓，額定電流選擇，并按最大運(yùn)行方式下發(fā)生短路時的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。該工程主要電氣設(shè)備見表3。

表3 新建水廠主要供配電設(shè)備表

4 電氣設(shè)備的布設(shè)

依據(jù)小嶺鎮(zhèn)供水工程新建水廠總體布設(shè)情況，水廠設(shè)變電所一座，布設(shè)于水廠配電室墻外，安裝變壓器一臺，變壓器采用柱上方式安裝。配電室位于水廠西北方向，布設(shè)于水廠加藥間、加氯間旁邊，進(jìn)線低壓屏和饋電配電屏并列布置于配電室內(nèi)。柴油發(fā)電機(jī)安裝在水廠配電室內(nèi)，各主要功能室之間由電纜地溝連通。

5 照明、防雷和接地設(shè)計(jì)

照明：照明電源從水廠配電室的配電屏，采用VV—3×25+1×10 三相四芯型電纜引入，室外電纜采用，鋪沙蓋磚，埋深0.8 m，電源電壓380/220 V，照明使用電壓220 V，長度由現(xiàn)場確定。照明導(dǎo)線均采用BV-500 型銅芯線，穿重型阻燃型PVC 塑料管暗配，導(dǎo)線規(guī)格2.5 mm2，配電箱均嵌墻距地1.8 m暗裝。采用TN-S 系統(tǒng)保護(hù)，要求接地電阻不大于10 Ω，要求PE 線僅在工作零線的重復(fù)接地處與其可靠連接，施工中管路過長或有彎時，應(yīng)根據(jù)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.4.8 條加裝拉線過路盒。廠區(qū)室外照明采用地埋VV—3×6+1×4 電纜輸電。

防雷：新建水廠依據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)在變壓器進(jìn)線桿上安裝HY5W4-12.7/50 避雷器一組。該避雷器具有電氣絕緣性能好，介電強(qiáng)度高，抗漏痕、抗電蝕、耐熱、耐寒、耐老化、防爆、憎水性、密封性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足防雷要求。

接地：接地裝置按照接地規(guī)程的規(guī)定實(shí)施。所有電氣設(shè)備的外殼、電動機(jī)及屏、柜、箱的底座均應(yīng)可靠接地。在接地設(shè)計(jì)中，變電所、配電室敷設(shè)環(huán)型接地網(wǎng)，并加均壓帶，要求將接地網(wǎng)與輸水管道，廠房鋼筋等自然接地體牢固地焊接在一起。接地環(huán)形干線選用-40×4 扁鋼，支線選用-25×4 扁鋼，配電室戶外布設(shè)L50×50×5×2500 鍍鋅角鋼接地極，電焊連接，埋深0.8 m，要求接地電阻不大于10 Ω。

6 電氣測量儀表配置

電氣測量儀表按《電氣測量儀表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》配置。變壓器和發(fā)電機(jī)均配置交流電流表、電壓表、有功電度表。

7 機(jī)電設(shè)備的保護(hù)和控制

變壓器高壓側(cè)采用高壓跌落式熔斷器操作，且作為短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。其他電氣設(shè)備采用MB30M- 型斷路器操作電源分、合閘，同時具有短路保護(hù)、過載保護(hù)、低電壓保護(hù)。

8 結(jié)語

本文對小嶺鎮(zhèn)水廠電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對原系統(tǒng)的輸入10 kV 高壓輸電線路進(jìn)行分析，通過調(diào)查分析，線路標(biāo)準(zhǔn)較高，可滿足現(xiàn)有負(fù)荷供電要求和新建水廠的供電任務(wù)；原礦業(yè)公司水廠接入變壓器運(yùn)行時間長，破損比較嚴(yán)重，故新建水廠變壓器進(jìn)行重新更換設(shè)計(jì)，保證了變壓器的容量和電壓等級滿足工廠用電的要求，為水廠穩(wěn)定運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。