魚糧水庫電氣一次設(shè)計

□郭 艷（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院）

1 接入電力系統(tǒng)方式

根據(jù)水機及相關(guān)專業(yè)提供資料，舒家龍泵站含1，2＃出水管線，經(jīng)這2 條出水管線分別將水提至640m 高位水池和569 m 高位水池，再從各自高位水池引至田間灌溉。本次設(shè)計中1＃管線裝機容量為4×1250kW，三用一備；2＃管線設(shè)計裝機容量為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)屬三級負荷。

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)將進行升級擴建。本泵站接入電力系統(tǒng)方式為：由小龍?zhí)?5kV 變電站引接一回專用線路，輸電線路型號LGJ-70，輸電距離約為3km，電壓等級為35kV。

2 電氣主接線

舒家龍泵站1，2＃管線共設(shè)有7 臺工作水泵，由水機專業(yè)對水泵電機選型可知，本站7 臺水泵電動機可選用額定電壓為10kV 或者6kV 的同步電動機，由于本站采用35kV 進線，無論采用6kV 或10kV 電動機，均需配置降壓變壓器，二者的技術(shù)性能相近，但10kV 電機在價格上較6kV 電機貴15%左右，故本泵站水泵電機均采用額定電壓為6kV 的同步電動機，既能滿足泵站水泵運行要求，又能改善電網(wǎng)功率因素，從而節(jié)約能源。根據(jù)本站裝機容量及臺數(shù)、出線電壓及回路數(shù)、輸送容量及距離等，本著接線簡單、清晰、操作維護方便、運行靈活、技術(shù)可靠等原則，舒家龍泵站的電氣主接線初定為：由小龍?zhí)磷冸娬?5kV母線上引出一回型號為LGJ-70，長度約為3km 的專用線路，經(jīng)本站內(nèi)一臺容量為6300kVA 的主變壓器，將35kV 降壓到6 kV 后向站內(nèi)水泵電動機進行供電。35kV 側(cè)采用變壓器-線路組單元接線，6kV 電動機采用單母線接線型式。

3 廠用電接線

泵站采用機組自用電和公用電混合供電方式，采用一級380/220V 電壓，三相四線制系統(tǒng)。由《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB50265-2010）內(nèi)容知，接有同步電動機勵磁電源的站用變壓器，宜將其高壓側(cè)與該電動機接在同一母線段上。故考慮設(shè)置一臺容量為400kVA 的干式變壓器作為站用變壓器，該變壓器接至電動機6kV 電壓母線，降壓為0.40kV 后向泵房內(nèi)其他用電設(shè)備供電，0.40kV 廠用母線采用單母線接線型式。

4 主要電氣設(shè)備選擇

4.1 短路電流計算

為了驗算導(dǎo)體和電器動、熱穩(wěn)定，以及短路器開斷電流等，本次設(shè)計根據(jù)舒家龍泵站目前初擬的接入電力系統(tǒng)方式，對其進行三相短路電流初步計算。其中以110kV 江口變電站110kV線路30km 外側(cè)為無窮大系統(tǒng)，計算中選取基準容量Sb=10MVA，基準電壓為各短路點的平均電壓Uj。舒家龍泵站短路電流計算接線見圖1，計算得d1 點和d2 點短路電流值見表1。

4.2 主要電氣設(shè)備選擇

4.2.1 6kV 開關(guān)柜

6kV 開關(guān)柜采用固定式，配真空斷路器，斷路器額定開斷電流25kA。每臺水泵電動機均采用高壓軟啟動裝置，按“一拖一”配置。35kV 側(cè)配電裝置采用戶內(nèi)固定式高壓開關(guān)柜。低壓開關(guān)柜選用抽屜式開關(guān)柜，開關(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算接線圖

表1 d-1 點和d-2 點短路電流值參數(shù)表

4.2.2 主變壓器（1 臺）

型號 S11-6300/35

額定電壓 35 ±2 ×5%/6.30kV

額定容量 6300kVA

接線組別 Y,d11

冷卻方式 自冷式

運輸重量 7.31t

4.3 無功功率補償

本泵站電動機均采用同步電動機進行無功補償，勿需裝設(shè)無功功率補償裝置。

4.4 電動機起動

舒家龍泵站1,2＃ 管線所選電動機單機容量分別為1250kW 和900kW，考慮到單機容量大，所接系統(tǒng)小，電機若直接起動對系統(tǒng)沖擊大，因此考慮采用固態(tài)軟啟動裝置將起動電流控制在額定電流的2.50 倍左右，減少對電網(wǎng)和電動機自身的沖擊，同時也減少了連接在電動機上機械負載裝置的機械沖擊，以延長設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機檢修時間。電動機軟啟動柜就近布置在主廠房內(nèi)的電動機旁。

5 過電壓保護及接地裝置

5.1 直擊雷保護

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外，經(jīng)防雷保護計算后，應(yīng)在主變附近選擇一處適當位置設(shè)置1 根18m 高的獨立避雷針，使主變在該避雷針的保護范圍內(nèi)，從而對其起到直擊雷保護作用。35kV 架空進線應(yīng)考慮在進線段或全線架設(shè)避雷線保護。

5.2 過電壓保護

按“水力發(fā)電廠過電壓保護和絕緣設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則”（DL/T5090-1999）、“泵站設(shè)計規(guī)范”要求，在泵站35kV 進線、電動機6kV 母線裝設(shè)避雷器并且在電動機進線端裝設(shè)一組避雷器，為保護泵站電動機線圈的絕緣，還考慮在電動機中性點裝設(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，采用計算機監(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。自然接地體利用進水鋼管、出水管線的鋼管和鋼筋、各種閘門、攔污柵、水工構(gòu)筑物的金屬構(gòu)架等。全站主、副廠房、主變場應(yīng)形成一個接地系統(tǒng)。自然接地體和人工接地網(wǎng)之間至少用兩根接地干線連接，干線采用截面≥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內(nèi)主接地網(wǎng)連接，可考慮在進水池中設(shè)置一面積為40m ×5m 的水下接地網(wǎng)，網(wǎng)格大小可根據(jù)實際情況設(shè)置，以保證接地電阻值能達到要求。

5.3.2 電氣設(shè)備接地

在舒家龍泵站廠房內(nèi)布置有各級電壓的電氣設(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相連接。各建筑物層的水平接地網(wǎng)間，將通過多根垂直接地干線連成一體，并與主接地網(wǎng)連接。重要電氣設(shè)備的工作和保護接地干線的連接不少于兩處。

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，從而形成一個屏蔽網(wǎng)。它們與接地干線的連接，使整個結(jié)構(gòu)電位均衡。在中控室、通信室及高壓開關(guān)室內(nèi)應(yīng)敷設(shè)均壓網(wǎng)。

6 電氣設(shè)備布置

泵站主廠房全長51.60m，寬12.60m，為地面式布置。主廠房的電氣設(shè)備布置遵循運行安全、檢修維護方便，在水泵層（424.12m）依次布置有1，2#管線共7 臺水泵機組，并且在主廠房的426.12m 高層設(shè)一運行層兼作巡視通道，布置電動機中性點柜、軟起動柜、電動機勵磁屏以及機組LCU，與副廠房電纜夾層同高層。舒家龍泵站副廠房完全平行布置于主廠房上游側(cè)，與主廠房相同長度、寬8.67m，按兩層設(shè)計，在副泵房429.12m 層布置中控室、高壓開關(guān)柜室及廠用配電室等；另設(shè)有電纜夾層，高層為426.12m。為滿足樞紐布置及運輸要求，戶外35kV 主變場布置靠近主廠房，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、副廠房采用工廠型、防塵、防水廣照型燈具。為了提高照明用電負荷的功率因數(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，當交流電源消失后，由直流系統(tǒng)向泵站主、副廠房提供照明。

8 結(jié)語

魚糧水庫開發(fā)直接目標是解決灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水問題，提高附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水保障；間接目標是提高糧食生產(chǎn)安全，解決貧困，改善基本生存所需的供水條件，促進區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。舒家龍泵站屬魚糧水利工程灌區(qū)工程中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計人員充分考慮工程特點和重要性，經(jīng)過詳細計算和比較，確定泵站電氣主接線方案、選擇電氣設(shè)備，并進行布置，得到了評審專家的認可。