某污水處理廠提標改造電氣設計方案優化

張一豐

摘要：現狀污水廠改造中電氣設計相對復雜，改造方案多樣，電氣方案對工程投資、運行影響大，本文結合具體實例，對污水廠改造電氣設計的一些要點進行闡述分析，提出幾點建議，為類似工程電氣設計提供借鑒和參考。

關鍵詞：污水處理廠；改造；電氣設計；變壓器選擇

本文主要以某現狀污水處理廠擴建及提標改造工程為研究對象，從該污水廠供電電源、變電所改造方案及變壓器選擇、電氣設備選型、改造單體配電、廠區照明等方面出發，優化電氣設計。

一、工程概況

擬擴建改造工程為河北深州市某污水處理廠，現狀處理規模5萬m？/天，現狀計算負荷約450kW、500kVA，廠區現狀鼓風機房南側已建10/0.4kV變電所1座，供電電源為1路10V市電；高壓側單母線分段帶母聯接線，高壓柜為KYN28-12中置柜；低壓側單母線分段帶母聯接線，低壓柜為MNS抽屜柜；設2臺SCB9-630kVA干式變壓器，同一用一備。本次擴建工程處理規模5萬m？/天，深度處理部分規模10萬m？/天。改造單體為：粗格柵及進水泵房、細格柵及旋流沉砂池、生化池、中間提升泵站、加氯間、鼓風機房；新建單體為：平流式初沉池及配水井、污泥回流泵房、二沉池、二期生化池、高效沉淀池、反硝化濾池、儲泥池、污泥脫水機房、巴氏計量槽及中水回用泵房、出水在線監測間、綜合樓。廠區用地紅線近似為278x156m（長x寬）矩形。

二、電氣設計

1、供電電源

本工程負荷等級為二級，現狀高壓側為單母線分段接線，原設計為2路市電供電，現狀只有1路市電供電，不滿足二級負荷的供電要求。考慮本次擴建改造后處理規模大、出水水質要求高，柴油發電機組需要較高的日常維護水平才能保證其在市電斷電時可靠發電，并綜合考慮供電可靠性、維護要求、投資及運行成本，采用新申請1路市電供電，與現狀1路市電一用一備的方案。

2、變電所改造方案及變壓器選擇

本次擴建及提標工程新增設備裝機功率1302.4kW，計算負荷837.4kW，改造后全廠總計算負荷1216.7kW。

（1） 方案一：現狀變電所內變壓器增容。高壓側僅需更換計量柜、進線柜、出現柜內CT；現狀2臺SCB9-630kVA變壓器增容為2臺SCB11-1000kVA干式變壓器，運行方式改為同時使用、互為備用；低壓側更換低壓進線總柜、母聯柜、電容補償柜和所有低壓柜內銅母排，低壓I段、II段分別增加3臺出線柜。

（2） 方案二：新建1座分變電所。現狀單體改造及新建綜合樓、初沉池、生化池由現狀變電所供電，改造后所帶用電負荷為701.6kW，現狀變壓器運行方式由一用一備改為同時使用、互為備用，仍能滿足供電要求；高壓側需額外增加2臺出線柜；變壓器保留現狀；低壓側分別在I段、II段增加1臺出線柜。新建污泥脫水機房東側新建1座分變電所，負責深度處理單體和污泥脫水機房內各用電設備的供電。新建分變電所高壓側采用單母線分段接線，低壓側采用單母線分段帶母聯接線，設2臺SCB11-500kVA干式變壓器2臺，互為備用。

方案一優點是不需要新建變電所，高低壓設備及土建一次投資少。缺點是現狀變電所改造會影響廠區的正常運營，尤其是分段更換低壓柜內銅母排，需要多次較長時間的停電，造成減產、停產甚至出現水質不達標；供電半徑大，尤其是污泥脫水機房和深度處理區，用電負荷高達515.1kW，供電半徑220～270m，為滿足電壓降和末端接地故障靈敏度要求，需要選擇多根大截面電纜，電纜投資大、電能損耗大。

方案二優點是對廠區正常運營影響極小，且變電所位于負荷中心，電能損耗少，電纜投資小。缺點是需要占廠區用地新建變電所，土建和高低壓設備初期投資高。

3、電氣設備選型

現狀變電所新增高壓柜采用KYN28-12移開式中置柜，技術成熟，具有很高的可靠性和安全性；高壓開關選擇集彈簧儲能和開關操作等一體的真空斷路器，可操作次數高、合閘分閘時間短、較高的合成度、出現故障的概率低等優點。

新建分變電所高壓柜采用SM6-12環網柜，高壓開關選擇負荷開關熔斷器組，短路保護利用上級變電所內斷路器保護。既能滿足可靠性、安全性、可操作性等使用要求，又節省占地和投資。變壓器選擇SCB11型環氧澆注型干式變壓器，噪音小、散熱能力較強、損耗小，滿足GB20052-20134.3條表2中能效等級2級的要求。

4、廠區照明

廠區現狀采用高桿燈照明方式，在現狀生化池兩側各設置1組8x400W高桿燈，兼作廠區道路照明和池上照明。經過現場踏勘及現場運營人員的反饋，池上照明的效果非常好，但廠區道路暗區很多，尤其是遠離生化池的一些構筑物背面，本次考慮在全廠遠離生化池的外圍及深度處理區設置庭院燈，高4m，光源采用30WLED燈，間距20～25m，滿足廠區夜間維護巡檢的要求。

5、改造單體配電

現狀變電所已預留粗格柵及進水泵房、細格柵及旋流沉砂池改造新增設備出線開關，本次直接沿用即可。

現狀生化池改動大，工藝設備全部廢除重新設計，計算負荷增加近1倍，本次重新設計戶外動力柜，電源引自現狀變電所新增低壓開關柜。

現狀中間提升泵房設備全部更換，考慮到中間提升泵房距現狀變電所約170m而距新建分變電所僅50m，本次改造設備電源全部改接至新建分變電所。

現狀加氯間MCC仍有富余容量和備用出線開關，本次改造更換設備電源直接可用，無需再從變電所引電源供電。

現狀鼓風機房設4臺90kW風機，變電所內也預留了遠期2臺90kW風機出線，本次改造原風機全部廢除，新增3臺160kW空懸浮風機，本次由現狀變電所新增低壓開關柜重新引電源供電。

三、結論和建議

現狀污水廠情況復雜、各項條件千差萬別，改造電氣設計需要綜合考慮各項因素，權衡利弊，選擇最可靠、最經濟、影響小的方案。

污水廠改造電氣設計應注意以下幾點：

（1） 用電負荷增加需要更換現狀變壓器時應慎重，在廠區用地條件許可的情況下，盡量在新增用電負荷中心新建變電所。 （2） 不可僅根據圖紙資料來確定現狀實際情況，應現場核對重要設備參數，例如電源情況、變壓器規格、高壓柜柜型、低壓柜備用回路。（3） 多與廠區運營人員溝通，了解廠區運行出現的各個問題、圖紙與實際不一致的大功率用電設備。（4） 設備選型不能簡單與現狀保持一致，應選擇滿足現行綠色節能要求的節能型產品。 （5） 改造單體的配電方案需要因地制宜，選擇經濟合理、便于實際可行的方案。

參考文獻：

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[2]杜賓.某污水處理廠電氣升級改造設計.大科技，2016（1）.

[3]蔣玉龍.污水處理廠電氣設計若干問題探討.建筑工程技術與設計，2018（9）.

（作者單位：南京市市政設計研究院有限責任公司）