南水北調惠南莊泵站站用電現狀及改進設想

□華 江(南水北調中線干線工程建設管理局)

1 工程概況

惠南莊泵站共安裝8臺臥式單級雙吸離心泵（6工2備）。單機容量7300kW，總裝機容量58.40MW。為保障供電，惠南莊泵站引入了兩路電源：第一電源是110kV雙回線路，高壓側采用內橋接線，設置2臺40MVA（110kV/10kV）主變壓器，其10kV側為單母線分段，每段母線各帶4臺電動機（3臺運行、1臺備用）及一臺10/0.40kV站用變（1600kVA）；第二電源是10kV兩路專線電源，分別供應給生產區（3#站用變（10/0.40kV，1600 kVA））和辦公生活區（4#生活變（10/0.40kV，630kVA））。文章提到的1#～3#站用電源均取自上述兩路電源。

2 惠南莊泵站站用電結構

2.1 站用電電源引接方式

惠南莊泵站目前有3臺站用變。其中1#站用變引自站區內110kV變電站1#主變低壓側10kV母線段（10kVⅠ段），2#站用變引自站區內110kV變電站2#主變低壓側10kV母線段（10kVⅡ段），3#站用變引自站外10kV專線供電線路（10kV三號電源）。

2.2 站用電布置

泵站副廠房分7層，其中地下3層，地上4層。站用電源在空間上由下至上呈垂直分布，其中10kV配電室設在副廠房負一層，三臺1600kVA干式站用變壓器位于副廠房一層，0.40kV配電室位于副廠房三層。站用變高壓側：10kVⅠ段和10kVⅡ段為單母線分段接線（設有母聯開關），3#站用變高壓側為10 kV單母線接線；站用變低壓側：0.40kVⅠ段和0.40kVⅡ段為單母線分段接線（設母聯斷路器），0.40kV3#電源為單母線接線。0.40kV各段母線上均設功率因數集中補償裝置。

2.3 各站用變所帶負荷

1#站用變所帶負荷有：主廠房1～4#機組動力配電柜,主廠房機組檢修柜,主廠房檢修平臺檢修柜（1層）,副廠房檢修柜,副廠房風機動力配電柜,主廠房水源熱泵配電柜；2#站用變所帶負荷有：主廠房5～8#機組動力配電柜,主廠房機組檢修柜,廠房1層檢修柜,滲漏排水泵房動力配電柜,副廠房技術供水動力配電柜,主廠房空調機房配電柜,主廠房排風機配電柜,110kV變電站GIS電源柜；3#站用變所帶負荷有：進口閘房動力配電柜，抽水泵房動力配電柜，測流房及北側閥井（3座）配電柜，主廠房1～8#機組動力配電柜，主廠房消防泵動力配電柜，主廠房事故排水泵動力配電柜，副廠房油處理室動力配電柜，副廠房電梯機房配電柜，加氯間動力配電柜，110kV變電站檢修電源，機修車間動力配電柜，絕緣油庫動力配電柜。主、副廠房及全場各建筑物光負荷配電柜，副廠房1層消防控制室電源，副廠房中控室及LCU室配電柜，副廠房3層直流室電源，副廠房4層電源盤室，水質監測站電源，1～2#門衛室泵站室外道路、植被照明配電柜。

由上述統計可知，1、2#站用變主要負責供應泵站主水泵機組生產使用，3#電源負責提供泵站各附屬建筑動力電源和全場照明電源。

3 惠南莊泵站站用電使用現狀

目前，惠南莊泵站站用電系統均已建設完成并投入使用。泵站除了停運檢修外，有兩種運行方式，當北京要求供應流量>20m3/s時，泵站采用大流量運行方式，此時2臺40MVA（110kV/10kV）主變壓器投入，3臺站用電變壓器同時投入，各母線段分列運行。10kVⅠ段和10kVⅡ段母線分別帶4臺機組運行（3臺運行、1臺備用）；當一臺主變故障或檢修退出運行時，10kV母線斷路器投入運行，此時一臺主變壓器可帶5臺機組滿負荷運行，如機組變速運行在55m3/s流量以下時則可滿足6臺機組運行要求。

當北京要求供應流量<20m3/s時，泵站采用小流量運行方式，水在前池通過小流量管繞過機組，直接進入泵站出水管，利用重力自流。此時，8臺水泵機組均不需要啟動。兩臺40MVA的主變實際負載只有副廠房風機、主廠房水源熱泵、主廠房空調機房、主廠房排風機,由于所帶負荷相對偏小，主變及設備損耗很大。根據泵站運行規范（GB/T50265-2010第10.2.5條）“當設置2臺及以上站用變壓器，且附件有可靠外來電源時，宜將其中1臺與外電源連接。”，此時為避免空載損耗宜將兩臺主變退出運行，由第二電源（3#電源）提供全場用電。但是由于惠南莊泵站3#電源實際上和第一電源沒有連接，第一電源只能繼續運行。按設計規劃，這種小流量運行方式約占年運行時間的35%，而據近半年電費數據統計分析，每月這部分損耗電費近3萬元。

2014年11月，惠南莊泵站3#電源由于線路檢修停電，3#站用變失電，進而造成3#站用變所帶的負荷大面積停電。此時110kV線路還在正常供電中，但它現在所帶的負荷只有廠房內的通風空調，3#電源上的照明和電梯都停了，生產區內其他建筑如進口閘房、抽水泵房、測流房、加氯間、機修車間、水質監測站、門衛室等也都漆黑一片，給工作人員帶來了極大的不便。

4 電氣改造設想

泵站設計規范（GB/T50265-2010）第10.2.5條條文說明“有些地區有第二電源時，在設計中為了提高站用電的可靠性或避免泵站停運時的主變壓器空載損耗，常將其中一臺站用變壓器或另外增加的一臺站用變壓器接至第二電源上。有條件的地方可以由生活區引一回電源，作為泵站備用電源”。

惠南莊泵站有第二電源（3#電源），也有生活區電源（4#電源），應該怎樣改進才能保證廠用供電系統的可靠性、穩定性和靈活性呢？根據現場存在問題并結合實際情況提出以下三種方案：

方案一：在生活區電源和3#電源間加設聯絡開關，并設可靠閉鎖裝置。3#電源和生活區電源來自同桿架設的兩路10kV專線電源（10kV惠南莊一路和10kV惠南莊二路），兩路電源的負荷等級相同，無論選擇在10kV側還是0.40kV側都能方便的實現改造，解決3#電源的備用問題，但是這種方案的缺點是解決不了停泵期間主變壓器空載損耗問題。

方案二：在3#電源和0.40kVⅡ段母線間加設聯絡開關，并設可靠閉鎖裝置。0.40kVⅡ段母線取自110kV變電站，負荷等級要比3#電源的10kV專線高出一級，供電更加可靠。如果這樣改造，在停泵期間，可以停掉兩臺主變壓器，由3#站用變通過聯絡開關對1#，2#母線段除主機組以外站用電負荷供電。這樣主變空載損耗問題就不存在了。如3#電源失電，也可以由0.40kVⅡ段母線通過聯絡開關帶全部3#電源負荷。經過現場查看，400V配電室0.40kVⅡ段母線有預留柜子位置，0.40kV3#電源母線段上也有預留柜子位置，且兩組柜子房間相鄰，增加聯絡柜和隔離柜都沒有問題。

方案三：把上述兩個方案結合起來，即在生活區電源和3#電源間加設聯絡開關，又在3#電源和0.40kVⅡ段母線間加設聯絡開關。這樣站用電的供電靈活性更高，不論那一路電源出現問題，都有多種方案進行站用電倒換，但是這樣改造后站用電系統相對復雜，改造費用也增加很多。

比較以上三個方案，方案二實施簡便、改造費用最低，能滿足預期功能，綜合性價比最高，且經過改造后每年能節約電費十幾萬元。故推薦實施方案二。

5 結語

站用電系統是整個泵站正常運行的一個重要保障。經過改進的站用電系統運行方式會更加靈活、可靠，能夠有效的解決目前站用電源無備用問題，解決主變空載損耗問題，大大提高了供電可靠系數，保證向北京安全可靠的供水。