污水處理廠配電系統的設計

□葉彩霞 徐天喜 齊永虎

對于污水處理廠來講，配電系統決定著企業運行的穩定性以及盈利前提，合理、科學地進行供配電系統設計，是保證污水處理廠正常運行必備的條件。以污水處理廠為例，需要進行供配電系統、配電線路以及結合工藝工序負荷計算等，為污水處理廠選擇合適的技術以及系統配置，并以經濟技術比較不同的供配電方案的優劣性，從而選定適合的供配電系統，優化變壓器以及電氣負荷分級、運行方式選擇，進而規范相關的排水系統以及技術標準，優化供配電系統的安裝以及調試效果，對污水處理廠可能出現的電纜感應電壓失誤、設備不能正常運轉問題，制定相應的解決方案，保證供配電系統能夠在污水處理廠中正常運轉。

一、污水處理廠的電氣設備特點以及設計原則

(一)電氣設備特點?，F階段多數地區為了減少水資源污染，并提高城市環保工作質量，保護好生態，正在實現工業集中化發展，將其工業園區配置現代化的污水處理廠，運用現代化的自動控制技術，優化工業污水以及廢水處理情況，針對污水中的危害物質利用生化反應，凈化工業污水并將凈化后的污水排放到周邊環境中，要求污水處理廠工藝以及設備性能達標，保證供配電系統能夠持續為污水處理廠供電，并避免不可抗因素造成的供電問題。

(二)設計原則。污水處理廠供配電設計中要遵循以下原則，以達到科學合理供電的目的，第一，要保證供電系統設計可靠性，在滿足我國供配電的相關技術標準以及負荷標準同時，還要進一步滿足污水處理的可靠運行要求，需要進行兩回路供電，保證在非正常情況下也能夠自動供電；第二，要依據電氣設備以及功率、電壓的等級，對配電室進行綜合性控制，以優化負荷組合，縮短供電距離，以達到節約電力設備成本的目的，按照當地電力部門的要求設置好無功補償裝置，切實優化污水處理廠的供電設備；第三，要依據電氣設備的性能選擇合理的啟動停止方式，促使用電設備之間的運轉和電力供應之間相互不影響，整個污水處理廠都能夠合理實現電力供應；第四，需要合格安裝電氣設備的防雷裝置，針對當地的極端惡劣氣候實現安全可靠供電，污水處理廠在正常運轉下都能夠得到足夠的電力，且供電設備以及配置能夠抵御不良天氣。

二、污水處理廠供配電項目概述

污水處理廠的本期工程處理規模達到了10萬m3/d，整個污水處理廠的主體工藝采用的是改良版的UCT技術，以生物脫氮除磷為原理搭建起整個工藝流程線，其中污泥處理裝置采用的是污泥重力濃縮+污泥機械脫水，整個污水處理廠的總裝機容量高達3,561kw，最后得到整個電力容量為2,187kw，其中最大的單機功率設備為220kw，多級離心鼓風機有5臺，其中4臺正在使用,1臺備用，并有4臺100kw的潛污泵，其中3臺正在使用，1臺備用。污水處理廠的大多負荷都來自于二級負荷，因此為便于設計和因素考量，電氣工程設計等級也定位在2級，由當地供電部門提供兩路10kV的電源，兩路電源都是1用1備，且是采用電纜進線方式敷設至變電所高壓進線柜中，整個設計方案都以近年來城市污水處理廠的電氣工程設計以及施工圖審查工作為主，針對實際污水處理廠供配電以及電氣工程設計的一些技術問題，展開整個污水處理工程電氣設計的考察，以達到污水處理廠供配電系統設計和構建的目的。

三、污水處理廠的供電負荷分級及變壓器容量

(一)供電負荷分級。按照我國出臺的最新版本《室外排水設計規范》內容，污水處理廠供電負荷等級以按二級負荷設計為主，且為了保證污水處理廠的正常運轉，還需要依據環境治理需求嚴格做好供配電系統的設計，相應的污水處理廠運行可靠性是以所有電氣負荷為核心，以持續達標運行作為供電保障，按照污水處理廠負荷狀況以及電網實際，應該按照項目10KV的供電電源開展二級負荷供電方案設計，并明確供電變壓器容量以及供電負荷分級實際情況。

(三)變壓器配置方案。按照項目概述以及符合計算結果，污水處理廠設計中的常見變壓器配置方案有兩個，一是采用兩座630kV的變壓器，同時運行并互為備用裝置，正常情況變壓器是1用1備，其單臺變壓負荷率為0.67，一臺變壓器故障后的保障率可以達到73.5%；二是運用兩臺1,000kV變壓器，同樣也是在正常情況下1用1備，一臺變壓器故障負荷率為0.85，一臺變壓器故障則另一臺可以負責全廠負荷，將電廠運行保障率控制在100%左右。從經濟技術角度來看，方案一在前期投資以及變壓器損耗還有基本電壓支出中占據較大的優勢，但其存在的致命問題是當一臺變壓器出現故障后，另一臺變壓器只能在短暫時間內全廠負荷穩定，這時候符合率僅有1.36，這種負荷下長期運行的話油浸式變壓器的允許運行時間更短，還有干式變壓器也一樣，無法滿足我國的《室外排水設計規范》，不確定因素較多。但方案二雖然投資成本更高，但其負荷率更大，變壓器的運行損耗較高，我國為了鼓勵經濟發展，國家在《關于完善兩步電價制用戶基本電價執行方式的通知》中明確指出可以由用戶自己選擇，按照最大需量方式計算基本電量，與電網企業簽訂合同，這樣以來就降低了成本支出，能夠保證污水處理廠持續正常運行，選擇方案二的優勢更加明顯。

四、結語

綜上所述，污水處理廠系統結構以及污水處理技術需要充分納入到供配電系統中，選用符合污水處理廠正常運轉的大功率設備、低壓小功率設備等，設計好供配電路線，針對工藝條件以及系統配置，遵循國家二級負荷標準為供配電系統設計提供依據，實現分區供電，保證供電不中斷，電壓負荷控制在最低水平。