供水泵站電氣控制系統的設計與研究

摘 要：水是生命之源，人類的一切生理活動都離不開水的支持，供水泵站作為現代居民的水源提供站，其設計、建設一直受到相關行業的重視。本文主要針對供水泵站的電氣控制系統設計進行分析研究，對電氣控制系統進行簡要概述，并制定供水泵站電氣控制系統的設計方案，以實現泵站的高效運轉。

關鍵詞：供水泵站;電氣控制;系統設計

隨著社會科學技術的不斷發展，供水泵站的電氣控制系統逐漸得到新技術的改進，使自動化技術控制的愿望得以實現。現如今，自動化的電氣控制技術已經無處不在，尤其是在供水的自動化控制領域，近些年來發展十分迅猛。在國家大力推行節水減排的今天，水資源浪費現象仍時有發生，推行自動化的供水控制系統工作已經迫在眉睫。

一、電氣控制系統概述

根據供水泵站的工藝流程進行總體的平面設計，設置電動機控制中心柜和調配供電范圍，依據就近采集和單元控制進行區域劃分的原則，對區域內的對象、設備進行控制。供水泵站電氣控制系統設置中央控制室，由可編程控制器、現場控制站對泵站的各個流程施行分散控制;再由監控計算機和通訊系統構成控制室，對泵站施行集中管理。分控站與中心控制室之間通過網絡連接進行交流。監控層配備電腦作為員工操作站點，并由在線式不間斷電源來保證系統處于時刻運行狀態，此外還可以配備激光打印機，以滿足更好的工作需要。[1]

二、供水泵站電氣控制系統設計方案

（一）電源確定

1.電源數量確定

在設計電氣系統的電源數量時，應該嚴格參照負荷等級分類表，并合理參考相關電力設計要求進行合理設計，將負荷進行三級分類。例如：在北方干旱區域，供水泵站的重要性愈顯突出，對于中小型供水泵站可以采用二級負荷考慮，使用雙電源進行供電，并使每一回路都可以承擔整個線路的電量供應。對于偏僻地區的電源設置，可以采用柴油發電機作為備用電源，以保證設備正常運行。

2.確定電壓等級

電線路中的電壓等級受所選用設備的影響，并對整個系統的節能運行水準直接產生影響。在確定電壓等級時，應該考量周圍的電源電壓等級，并結合站內系統所需，確定合適的匹配電壓。例如：水泵功率較大時，可以采用6kV或10kV電源，而在電源容量較大時，可以選用最佳的10kV直供電源。

（二）電氣接線設計

隨著技術的不斷發展，電路設備的可靠性逐步提升，相應的電氣接線系統也發生了改變，可以適當參考供水泵站的電氣主接線進行更加合理化的設計。

在中小型供水泵站電氣接線時，因其處于電網末端，綜合考慮技術經濟，對于負荷容量小的泵站可以選用線路-變壓器接線法，在負荷較大泵站，選用單母線接線或單母線分段接線的方法可能會取得更佳的效果。

（三）電氣設備選擇

1.變壓器選擇

在變壓器的選擇工作中，應該依據實際情況合理考量變壓器型式和容量。目前的變壓器型式主要有低損耗油浸式和干式配電變壓器。變壓器類型的選擇直接關乎配電方式和總工程造價，在選擇確立時，應該從安全運行、環境影響、維護成本等多方面進行考慮。前者一般置于戶外，離低壓進線柜較遠，由低壓電線或銅母線實現連接，后期維護工作較為繁重;后者多置于配電室內，距低壓進線柜較近，可直接由母線連接。對變壓器的容量進行選擇時，為使選擇合理、成本最低，應該經由公式進行科學的計算，本文受篇幅所限，在此不做贅述。

2.電機選擇

在電機選擇時，應該全面參考電機類型、容量、電壓及啟動方式。例如：鼠籠式電機和繞線式電機相比，其具有結構簡單、價格低、易維護、堅固、耐用等特點，然而，繞線式電機可以連接頻敏變阻器使啟動更為平穩、提高啟動力矩。所以，在中小型水泵站多采用繞線式電機以提高啟動性能。隨著啟動、變頻技術的不斷應用，將鼠籠式電機與軟啟動或變頻技術相結合，可以有效改善電機的啟動性能，并節約能耗。

電機的啟動方式分為直接啟動、軟啟動、變頻啟動三種，變頻啟動較軟啟動來講成本較高。直接啟動速度快、設備簡單，但對電網沖擊較大，易使電路電流增大，造成電機發熱、能耗增加，尤其是在頻繁的啟動時。軟啟動可以進行一定程度的調節，使啟動較為平穩，無明顯沖擊電流，并可自由地調整啟動電流消除啟動時的水錘效應，適合負載電機的啟動。變頻啟動可以實現降壓啟動，在軟啟動的基礎上，還可以對電機實現調速運行。

3.配電裝置類型選擇

供水泵站的高壓配電裝置主要分為戶內、戶外兩種類型。對于配電裝置規模較小的一般泵站應優先考慮戶外配電裝置，以最大程度地減少成本投入。戶內的配電裝置一般選用成套的開關柜，此外對于工程投資較少的還可以選用低壓成套配電柜，其具有操作方便、占地面積小、穩定性高、出線回路多、互換性強等特點，可以有效滿足電路配電工作。

三、結語

在供水泵站的電氣系統控制設計時，從節省投資、節約能源的角度，對電路系統進行不間斷的優化是一項持續性的工作。這需要設計人員積極開展對于電氣控制的研究，并結合當今先進的電氣控制技術，對舊有的電氣系統設計理念不斷改進，以達到降低能耗、減少成本的最終目的，便于供水泵站的長久發展。

參考文獻：

[1]谷明.城市雨水泵電氣自動化系統設計研究[J].科技經濟導刊，2018，26（16）：82.

[2]趙金盈.關于城市排水泵站中應用電氣自動化控制簡述[J].城市建設理論研究（電子版），2017（04）：280-281.

作者簡介：王學林（1965-），男，漢族，山東陵縣人，本科，高級工程師，研究方向：電氣、供排水、機械工程。