淺談中小型污水處理廠電氣設計

范少球

摘要：文章介紹中小型污水處理廠電氣設計內(nèi)容，設計原則及注意事項。

關鍵詞：污水處理廠.供配電；自控；節(jié)能

中圖分類號：X505 文獻標識碼：A

1 電氣設計概況

隨著國家對污水處理要求日益提高，排放標準也在不斷提高，水資源短缺需要增加污水回用和雨水的利用等，污水的處理和合理的利用越來越受人們的關注。如何在技術上有效、合理地完善污水處理系統(tǒng)功能，節(jié)約能源，是污水處理廠電氣設計的核心所在。污水處理廠電氣設計主要包括供配電系統(tǒng)、配電裝置、照明、電纜的選型和敷設、防雷與接地保護、自控儀表等。

2 供配電系統(tǒng)

2.1 供電電源

根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，污水處理廠的額定負荷為二級，需要雙向供電。兩個電源逐個使用并用于相互備份，當主回路電源出現(xiàn)故障時，其他回路電源應確保整個工廠正常供電。當一些地區(qū)不滿足兩路電源供電情況時，應至少申請一路專線電源供電，并且自備柴油發(fā)電機作為備用電源，以保證廠區(qū)重要負荷供電的連續(xù)性。

2.2 變配電系統(tǒng)

2.2.1 配電中心設置

將變配電中心盡量布置在靠近負荷中心的位置，可減少因距離而產(chǎn)生的線路損耗，降低供電成本及電纜的初始投資成本；且因越靠近負荷中心供電，穩(wěn)定性越高，保障供電安全。當然，任何新建的輸配電設施都應考慮未來擴建的可能性，在考慮建筑空間后，設備的位置將會增加，設備接口將被保留以便于未來的開發(fā)。

2.2.2供電系統(tǒng)

lOkV電源高壓側可采單母線不分段運行，兩路lOkV進線開關柜間要有機械及電氣聯(lián)鎖；如果經(jīng)濟條件允許，也可采用可靠性更高的單母線分段運行接線方式。污水廠內(nèi)變配電系統(tǒng)宜設兩臺變壓器，容量相同，一用一備，分列運行，低壓側采用單母線分段接點連接方式，進線與接點開關之間需要3個鎖，兩個按鍵和電氣聯(lián)鎖。

2.2.3變壓器選擇

變壓器是供配電系統(tǒng)的核心，應根據(jù)污水廠負荷容量及分布情況，對負荷進行合理分配，確定變壓器供電范圍，同時考慮變壓器效率以及運行的經(jīng)濟分析，選取負荷與容量匹配的變壓器，并使其工作在高效區(qū)內(nèi)。變壓器型號選擇上，目前我國推薦使用節(jié)能型變壓器型號為油浸式變壓器Sll系列、干式變壓器SCB10系列以及非晶合金變壓器SCBHl5系列。

2.2.4無功補償

功率因素作為評價配電系統(tǒng)經(jīng)濟運行的重要標志之一，提高功率因素可減少大量的無功電能消耗設備使用功率，有效地降低了電線電纜中的線路損耗，達到節(jié)能目的。因為污水處理廠負荷一般比較集中，可以在變配電所低壓側設置集中電容自動補償裝置，補償后低壓側功率因數(shù)不低于0.95。

2.2.5低壓配電

在污水廠電氣系統(tǒng)的配電級數(shù)不宜過多，一般宜在2～3級，應盡量使配電系統(tǒng)簡單化，易于管理，降低電能損失，提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。配電中心采用放射配電方式向各大負荷用電設備（如進水泵房提升泵、鼓風機、氧化溝曝氣機）及各單體（粗格柵及進水泵房、細格柵及沉砂池、氧化溝、污泥泵房及二沉池、濾池及反沖洗泵房、加藥加氯間及消毒池、辦公樓等）總動力配電柜供電；各單體內(nèi)小動力設備由該單體總配電柜供電。

2.2.6保護方式

如果污水廠用電負荷不大（單臺變壓器容量不大于315kVA），高壓柜可選用固定式高壓環(huán)網(wǎng)開關柜，變壓器采用高壓負荷開關+熔斷器組進行保護；變壓器容量較大時，可選用成熟可靠的金屬鎧裝封閉式中置高壓開關柜，高壓開關柜饋線回路設電流速斷、過電流、過負荷、單相接地及溫度保護。

低壓開關柜采用抽出式，易于維護。低壓線路開關提供過載延時和短路快速斷開保護，低壓電力設備和饋電電纜具有短路和過載保護。

3 照明系統(tǒng)

污水廠照明主要分為建筑照明、構筑物照明和廠區(qū)道路照明三類。在照明設計上可以從光源及附屬裝置的選擇、燈具防護要求、應急燈設置等方面考慮。

為體現(xiàn)“綠色照明”的理念，針對不同的環(huán)境及其對照度和顯色性的要求不同進行選擇，具體根據(jù)《建筑照明設計標準》（GB50034）及《城市道路照明設計標準》（CJJ45）的規(guī)定執(zhí)行。在變配電所、控制室、泵房、加藥加氯間等特殊場所應設置應急照明，保障操作人員安全。

4 電纜的選型和敷設

合理設計，減少配電線路長度，減少電能損耗，是有效節(jié)能方法。在污水廠設計選擇電纜類型時，應考慮到減少線路的損失，以及污水廠大多為堿性的腐蝕環(huán)境，因此在室內(nèi)敷設的電纜采用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜，室外敷設的電纜采用鎧裝銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜。

室外電纜一般采用電纜溝、穿管埋地或直埋敷設，室內(nèi)電纜采用電纜溝、橋架或穿管敷設。

5 防雷與接地保護

應根據(jù)當?shù)乩讚舸螖?shù)及建筑物高度確定建筑物防雷等級，再按該建筑物防雷等級設置防雷裝置，滿足防直擊雷、防雷電感應及雷電波侵入，并在建筑入口處3m及防雷引下線周邊3m范圍的地面下敷設不小于50mm厚瀝青絕緣防護層，防止跨步電壓。為防治雷電波侵入，lOkV高壓側裝設避雷器作雷電侵入波過電壓保護，低壓配電柜（箱）進線處設置SPD浪涌保護裝置，進出防雷保護區(qū)的線路加裝設防雷保護器。

6 自控儀表設計

6.1 計算機自動控制系統(tǒng)概述

根據(jù)污水處理廠生產(chǎn)過程，整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)分為兩層：第一層為現(xiàn)場自動化層，主要由PLC、檢測儀器、電子控制設備組成；第二層是中央控制管理層，主要由IPC、服務器和輸入/輸出設備組成。中央控制室與現(xiàn)場自動化層之間采用環(huán)網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信和信息交換，星狀以太網(wǎng)用于中央控制室與工廠生產(chǎn)管理之間的數(shù)據(jù)通信和信息交換。

6.2 現(xiàn)場自動化層

構成現(xiàn)場自動化層的裝置有PLC工作站、過程檢測儀表、配電控制設備等。污水處理廠如不含深度處理部分，根據(jù)廠區(qū)平面布置，全廠現(xiàn)場自動化層一般可設置4個PLC工作站，分別為配電中心控制站PLC1（負責范圍：粗格柵及進水泵房、細格柵及旋流沉砂池、進水計量井、配電中心）、污泥泵房控制站PLC2（負責范圍：氧化溝、污泥回流泵房、二沉池）、消毒出水池分控制PLC3（負責范圍：加藥加氯間、接觸消毒池、出水計量渠、出水水質(zhì)監(jiān)測用房）、污泥脫水車間分控制PLC4（負責范圍：污泥脫水車間、污泥濃縮池）。

6.3 控制中心

控制中心以運行監(jiān)控為主要內(nèi)容，具有一定的管理功能。該層面適用于系統(tǒng)操作員和控制系統(tǒng)工程師，因此需要配備功能強大、功能完備的計算機系統(tǒng)，控制中心位于辦公樓的中央控制室。控制中心由兩臺工業(yè)控制計算機和一臺服務器組成，兩臺工業(yè)PC用作監(jiān)控計算機，另一臺用作管理計算機，兩臺計算機互為冗余，服務器主要用于隔離過程總線與終端總線，以進一步提高整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

6.4 系統(tǒng)防雷

計算機監(jiān)控系統(tǒng)和PLC模塊應根據(jù)“三類”防雷要求進行選擇。為了進一步提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)中添加了隔離繼電器，用于所有D O/DI模塊的防雷保護，另外在所有AO/AI點增加過壓保護器；所有在戶外安裝的儀表均加裝過壓保護器。

6.5 過程檢測儀表

根據(jù)工藝流程和現(xiàn)代化管理的需要，在每個生產(chǎn)現(xiàn)場設置在線檢測儀器，并根據(jù)檢測位置的環(huán)境條件、檢測對象的特異性，檢測的準確性和適用范圍以及維護和調(diào)試調(diào)整的便利性對過程檢測儀表進行選擇。

7 結語

污水處理廠電氣設計的方法和措施還有很多，這里只簡要從節(jié)能、經(jīng)濟、技術上闡述中小型污水廠設計內(nèi)容。當然，要實現(xiàn)有效、合理的污水處理系統(tǒng)功能，還需要結合具體的生產(chǎn)工藝要求和處理規(guī)模，利用科學的控制和管理手段，為我國的污水治理獻出自己的一份力量，讓我國的水能更加的清澈，更加的干凈。

參考文獻

[1]周加育，淺談市政工程電氣的節(jié)能設計[J]中國科技博覽，2015（45）：298-298.