泵站主接線電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

楊曉潔

（唐山市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，河北 唐山 063000）

泵站主接線電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

楊曉潔

（唐山市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，河北 唐山 063000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于水利設(shè)施的投入越來越多，促進(jìn)了我國水利設(shè)施的建設(shè)。泵站是水利工程中的重要組成部分，其主要功用是為根據(jù)需要提供一定壓力與流量的水流，根據(jù)使用功能的不同可以將泵站分為污水、雨水與河水泵站。在泵站的建設(shè)過程中除了需要做好泵站中各種泵、電機(jī)等的配套選型外，還需要做好泵站的電氣主接線的設(shè)計(jì)工作，確保泵站的電力供應(yīng)。本文將結(jié)合某一泵站來介紹泵站主接線設(shè)計(jì)中的注意要點(diǎn)。

泵站；主接線設(shè)計(jì)；注意要點(diǎn)

某泵站原裝機(jī)容量為2×1250kW，單機(jī)設(shè)計(jì)排水流量為36m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為2.5m，采用的是高壓同步電動機(jī)經(jīng)齒輪減速箱與臥式軸流泵相連接的方式，經(jīng)過多年的使用原有的泵容量無法滿足日益發(fā)展的用水需求，通過在原有泵站的基礎(chǔ)上對泵站進(jìn)行擴(kuò)建，新增裝機(jī)容量3×1250kW，其單機(jī)排水流量與揚(yáng)程等于原有泵的參數(shù)相一致。為確保泵站的電力供應(yīng)，應(yīng)當(dāng)在原有供配電的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行改造以滿足其對于電力的需求。

1 泵站電源的連接方式

為確保泵站的電力供應(yīng)，其電力來源于周邊110kV變電站，使用LGJ-70型鋼芯鋁絞線，變電站與泵站之間相距2.7km，供電電壓為35kV，泵站工作時(shí)持續(xù)有功功率為6600kW，需要與當(dāng)?shù)仉娏Σ块T協(xié)商解決電力供應(yīng)的問題。

2 泵站電氣主接線設(shè)計(jì)

泵站電氣主接線設(shè)計(jì)需要根據(jù)泵站實(shí)際接入電力系統(tǒng)的方式以及泵站的實(shí)際裝機(jī)規(guī)模等因素共同決定。在泵站電氣主接線的設(shè)計(jì)過程中需要遵照簡單可靠、操作簡便以及降低成本等的原則，在原有的泵站供電系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)建，實(shí)現(xiàn)“站變合一”的供電方式。在原有供電的基礎(chǔ)場新增3臺機(jī)組所配主電機(jī)，其具體參數(shù)與原泵站所采用的主電機(jī)參數(shù)相同，通過計(jì)算得出主變壓器負(fù)荷側(cè)電壓等級為6.3kV。原泵k站采用的電氣主接線為擴(kuò)大單元接線的方式，一回35kV供電電源進(jìn)線經(jīng)過高壓隔離開關(guān)、高壓計(jì)量裝置與站用變壓器、閥型避雷器等共用母線連接，而后再將進(jìn)線與高壓隔離開關(guān)相連，而后通過使用硬母線與主變壓器和電壓互感器直接相連。在主變壓器的負(fù)荷側(cè)通過使用硬母線與同步電動機(jī)直接相連。為給擴(kuò)建后的泵站進(jìn)行供電，應(yīng)當(dāng)將泵站現(xiàn)有的電氣主接線方式更改為聯(lián)合擴(kuò)大單元接線方式，在保留原有泵站設(shè)備線路布置的基礎(chǔ)上在順進(jìn)線方向上增加主變壓器經(jīng)過高壓隔離開關(guān)這1組設(shè)備間隔，這一設(shè)備間隔直接與原泵站的主變壓器35kV電源側(cè)單母線進(jìn)行連接，原有的兩臺主變壓器采用并列布置的方式，在新增加的3臺泵電動機(jī)機(jī)組電源側(cè)母線上接入干式強(qiáng)迫風(fēng)冷站用變壓器。在方案設(shè)計(jì)完成后發(fā)現(xiàn)，所選用的電氣設(shè)備體積過大，從而設(shè)備在安裝后無法滿足高壓電氣設(shè)備布置和電氣安全距離的要求。因此在原有的電氣主接線方案上進(jìn)行修改，在原有接的主變壓器更換為新型的節(jié)能型變壓器，并對其他的電氣設(shè)備進(jìn)行更新升級，將5臺電動機(jī)通過硬母線直接與主變壓器的負(fù)荷側(cè)進(jìn)行連接。更改后的方案主接線方式更為簡單，適應(yīng)性強(qiáng)、便于維護(hù)，可靠性更高。不足之處是當(dāng)變電站的進(jìn)線或是母線出現(xiàn)故障時(shí)泵站將整體無法進(jìn)行工作。

3 泵站中主要電氣設(shè)備的選型

3.1 泵站中主電動機(jī)的選型

根據(jù)國際出臺的關(guān)于泵站設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范中指出，在泵站朱電動機(jī)的選擇上主電動機(jī)的容量應(yīng)當(dāng)按照水泵運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的軸功率峰值進(jìn)行選擇，并在軸功率峰值的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況乘以1.05～1.1的系數(shù)。此泵站所選用的水泵在工作時(shí)的最大軸功率為1105kW，電機(jī)與水泵之間的減速箱的傳動效率為97%，因此，所選用的主動電動機(jī)的配套功率為以上三者相乘，得出配套的主動的電動機(jī)的功率為1253kW，因此，選擇主動電動機(jī)的額定容量為1250kW。

在我國的泵站中，同步電動機(jī)或是異步電動機(jī)在泵站主動電動機(jī)中都有選用。在舊有的泵站中使用同步電動機(jī)較多。同步電動機(jī)與異步電動機(jī)的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）結(jié)構(gòu)及其配置，兩個電動機(jī)的定子、繞組區(qū)別不大，主要區(qū)別表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)較高，從可靠性及成本方面考慮，異步電動機(jī)是叫我優(yōu)秀的選擇。（2）功率因數(shù)特性。（3）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性，此特性需要結(jié)合泵站工作時(shí)外部的負(fù)載變化情況以及電源供電是否穩(wěn)定進(jìn)行考慮，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定不變，而異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速會隨著負(fù)載發(fā)生變化。（4）電機(jī)的工作效率，同步電動機(jī)的工作效率要低于異步電動機(jī)。在進(jìn)行主動電動機(jī)的選擇時(shí)，需要結(jié)合各種實(shí)際的情況進(jìn)行綜合考慮，突出泵站的實(shí)際情況，找出關(guān)鍵點(diǎn)，并依據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)來進(jìn)行主動電動機(jī)的選取。

3.2 泵站用電接線

在泵站用電接線的設(shè)計(jì)中需要滿足泵站的運(yùn)行和檢修需求，其變壓器容量應(yīng)當(dāng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最大泵站負(fù)荷進(jìn)行選取，通過計(jì)算泵站的用電負(fù)荷為416kVA，因此，選用2臺400kVA油浸自冷變壓器互為熱備用。在主電路上使用35kV接入到1號400kVA變壓器作為主進(jìn)線，同時(shí)在另一路上接入10kV的電源作為備用電源，2臺變壓器0.4kV側(cè)都有接空開入單母線接線，兩者之間互為熱備用。在兩個變壓器之間設(shè)置互鎖和自動啟用裝置，確保安全和能及時(shí)進(jìn)行切換。通過引入10kV電源的供電方式可以有效的避免泵站主機(jī)組的停機(jī)。在泵站所使用的變壓電源中分別引自主變35kV和6kV側(cè)兩段母線，通常采用的是Y，yn12和D，yn11的接線組別。

3.3 做好泵站電氣設(shè)計(jì)中的過電壓保護(hù)接地

在泵站的電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意泵站需要注意防雷設(shè)計(jì)。為避免雷電波所產(chǎn)生的高電壓破壞電氣設(shè)備，需要在主變壓器35kV母線側(cè)和6kV側(cè)母線PT柜內(nèi)分別加裝一組氧化鋅避雷器做好對于電氣設(shè)備的保護(hù)。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在每一個真空斷路器負(fù)荷側(cè)都加裝氧化鋅避雷器等過電壓保護(hù)裝置，防止其因故障和正常操作時(shí)過電壓擊穿電氣設(shè)備和高壓同步電動機(jī)絕緣。在泵站的電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)采用國內(nèi)聯(lián)合接地方式。

結(jié)語

泵站的電氣主接線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，本文結(jié)合某一泵站實(shí)例對泵站電氣主接線設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的問題進(jìn)行了分析闡述。

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