论文部分内容阅读
摘要 高峰电灌站改造工程装机容量为4台280kW的水泵电机，额定电压为10kV。本文主要介绍了该工程电气一次设计的接线形式、设备选型以及设计特点，该工程设计经验可供类似工程借鉴。
关键词 泵站 电气 主接线 设计 设备选型
1概况
高峰电灌站位于广西金陵镇广道村高峰坡。原电灌站机电设备安全鉴定报告认定为四类，应全部拆除更换。本次改造拟安装4台280kW水泵机组，所选用电机为10kV高压电机。
2电气设计
2.1 负荷情况
高峰电灌站主要负荷为4台取水泵，设计装机容量为4×280kW（1120kW），选择鼠笼式异步电动机拖动水泵，配用电动机型号Y450-6, 额定电压为10kV,额定电流为20.43A，电动机的效率η=93.44%，功率因数cosφ=0.84。
根据工程情况，除了水泵负荷外，还有些站用电负荷，如吊车、真空泵、排污泵、照明等，站用负荷约为25kVA。
2.2 电气主接线
按用电负荷等级划分，本电灌站属于三级负荷，可采用单电源供电方式。经供电部门同意，10kV电源由泵站附近的高峰35kV变电站经架空线路引来，接入点容量、供电线路导线截面积及运行情况均满足可靠性要求。
根据泵站的规模、运行方式、重要性等因素，拟定的电气主接线应满足接线简单可靠、操作检修方便、节省投资等原则。故泵站的电气主接线方案为：泵站供电电压等级为10kV，采用单电源进线，10kV单母线接线，4台水泵均接在10kV母线上；站用变压器高压侧接于10kV母线，低压侧采用单母线接线。主接线方案图如下：
图1：电气主接线图
本主接线方案采用的时户内高压配电方式，具有接线简单明朗，方便运行维护，经济可靠等优点，符合本类工程的电气设计原则。
2.3 主要电气设备选择
电气设备的选择应满足安全、可靠、经济的原则，同时结合工程的实际情况，选择便于工程运行维护的电气设备。
2.3.1 变压器的选择
根据主接线方案，本工程需要一台变压器给站用电负荷供电。站用负荷容量为25kVA，采用电源为220V/380V，选用站用变容量为30kVA,电压等级为10/0.4kV。结合工程实际情况，选择体积小，低损耗，免维护的干式10kV配电变压器，型号为SC11-30/10 10/0.4kV。
2.3.2 10kV高压配电设备选择
本工程10kV高压设备包括室外设备及室内设备，其中室外设备包括10kV柱上智能负荷开关1台，10kV避雷器1组。室内设备包括进线柜1面、计量柜1面、站用变柜1面、水泵控制柜4面、无功补偿柜4面、10kV母线PT柜1面，室内开关柜采用XGN2-12型固定式开关柜，该型号开关柜具有结构灵活，组合方便，分区明确，实用性强，安全防护性能高等特点，适合本工程使用。
本工程采用10kV高压水泵电机，电机启动电流不大，因此水泵控制柜采用全压启动水泵的形式，柜内配置隔离开关、高压组合真空接触器和户内全封闭支柱式电流互感器。
根据《供配电系统设计规范》（GB 50052-95）的要求，并参考南方电网《电力系统电压质量和无功电力管理办法》（CSG/MS0308-2005）要求，在現地进行无功补偿后水泵的功率因数不低于0.9。故本站对4台水泵电机各配置无功补偿柜1面，采用单机独立补偿形式，目标将用电单位的功率因数从原电机功率因数值提高至0.95。所需无功补偿容量计算公式如下:
Q=P（tgφ1- tgφ2）
=280×(tg(cos-10.84)- tg(cos-10.95))
=88.8
其中，P——电动机额定功率（kW）
φ1——补偿前功率因素角，
φ2——补偿后功率因素角。
根据公式计算得Q=88.8 kvar，因此单机补偿容量选择100kvar能满足要求。
2.3.3 0.4kV低压配电设备选择
本工程低压配电设备主要有低压配电柜1面，采用GGD型固定金属全封闭低压开关柜，GGD低压开关柜是按照安全、经济、合理、可靠的原则进行设计的低压配电柜，具有分断能力高，动热稳定性好，电气方案灵活，系列性、防护等级高等特点，适合本工程使用。
2.4 主要电气设备布置
电气设备的布置应充分考虑工程的整体布置情况，保证工作人员的安全和操作、维护、安装方便，需考虑设备工作时的可靠性和经济性，同时还应适当注意整体布置得美观。
本泵站泵房为圆筒式泵房，泵房内有水泵层和操作层两层，设备布置空间有限。
10kV架空线路进线终端杆处设高压柱上负荷开关及避雷器；室内10kV开关柜共有12面，采用离墙环形并排布置；0.4kV开关柜共2面，采用离墙单列环形布置形式。充分利用空间，且便于日常运行维护。
阀门、真空泵、排水泵等辅助设备控制箱就地布置，采用挂墙安装，不占空间，且方便操作及维护。
2.4过电压保护及接地
为了防止沿线路侵入的雷电进行波，在10kV线路进线处装设了氧化锌避雷器。
本工程建筑属于三类防雷建筑，防雷接地、保护接地共用一个接地装置，利用建筑结构内的主钢筋相互焊接成基础接地网，要求接地电阻不大于4欧姆，实测不满足要求时，需就近在土壤电阻率低的地方增设人工接地极，保证满足要求。
3 结束语
高峰电灌站改造工程属于农村水利工程，在设计过程中，本着接线简单，便于运行维护，操作安全及经济可靠的原则进行设计，对同类工程具有一定的参考价值。
参考文献
《供配电系统设计规范》GB 50052-95
《低压配电设计规范》GB 50054-95
武汉水利电力学院电力工程系《机电排灌设计手册》水利出版社，1982年
戈东方.《电力工程电气设备手册》电气一次部分 [M].北京.中国电力出版社，1998年
南方电网《电力系统电压质量和无功电力管理办法》CGS/MS 0308-2005
关键词 泵站 电气 主接线 设计 设备选型
1概况
高峰电灌站位于广西金陵镇广道村高峰坡。原电灌站机电设备安全鉴定报告认定为四类，应全部拆除更换。本次改造拟安装4台280kW水泵机组，所选用电机为10kV高压电机。
2电气设计
2.1 负荷情况
高峰电灌站主要负荷为4台取水泵，设计装机容量为4×280kW（1120kW），选择鼠笼式异步电动机拖动水泵，配用电动机型号Y450-6, 额定电压为10kV,额定电流为20.43A，电动机的效率η=93.44%，功率因数cosφ=0.84。
根据工程情况，除了水泵负荷外，还有些站用电负荷，如吊车、真空泵、排污泵、照明等，站用负荷约为25kVA。
2.2 电气主接线
按用电负荷等级划分，本电灌站属于三级负荷，可采用单电源供电方式。经供电部门同意，10kV电源由泵站附近的高峰35kV变电站经架空线路引来，接入点容量、供电线路导线截面积及运行情况均满足可靠性要求。
根据泵站的规模、运行方式、重要性等因素，拟定的电气主接线应满足接线简单可靠、操作检修方便、节省投资等原则。故泵站的电气主接线方案为：泵站供电电压等级为10kV，采用单电源进线，10kV单母线接线，4台水泵均接在10kV母线上；站用变压器高压侧接于10kV母线，低压侧采用单母线接线。主接线方案图如下：
图1：电气主接线图
本主接线方案采用的时户内高压配电方式，具有接线简单明朗，方便运行维护，经济可靠等优点，符合本类工程的电气设计原则。
2.3 主要电气设备选择
电气设备的选择应满足安全、可靠、经济的原则，同时结合工程的实际情况，选择便于工程运行维护的电气设备。
2.3.1 变压器的选择
根据主接线方案，本工程需要一台变压器给站用电负荷供电。站用负荷容量为25kVA，采用电源为220V/380V，选用站用变容量为30kVA,电压等级为10/0.4kV。结合工程实际情况，选择体积小，低损耗，免维护的干式10kV配电变压器，型号为SC11-30/10 10/0.4kV。
2.3.2 10kV高压配电设备选择
本工程10kV高压设备包括室外设备及室内设备，其中室外设备包括10kV柱上智能负荷开关1台，10kV避雷器1组。室内设备包括进线柜1面、计量柜1面、站用变柜1面、水泵控制柜4面、无功补偿柜4面、10kV母线PT柜1面，室内开关柜采用XGN2-12型固定式开关柜，该型号开关柜具有结构灵活，组合方便，分区明确，实用性强，安全防护性能高等特点，适合本工程使用。
本工程采用10kV高压水泵电机，电机启动电流不大，因此水泵控制柜采用全压启动水泵的形式，柜内配置隔离开关、高压组合真空接触器和户内全封闭支柱式电流互感器。
根据《供配电系统设计规范》（GB 50052-95）的要求，并参考南方电网《电力系统电压质量和无功电力管理办法》（CSG/MS0308-2005）要求，在現地进行无功补偿后水泵的功率因数不低于0.9。故本站对4台水泵电机各配置无功补偿柜1面，采用单机独立补偿形式，目标将用电单位的功率因数从原电机功率因数值提高至0.95。所需无功补偿容量计算公式如下:
Q=P（tgφ1- tgφ2）
=280×(tg(cos-10.84)- tg(cos-10.95))
=88.8
其中，P——电动机额定功率（kW）
φ1——补偿前功率因素角，
φ2——补偿后功率因素角。
根据公式计算得Q=88.8 kvar，因此单机补偿容量选择100kvar能满足要求。
2.3.3 0.4kV低压配电设备选择
本工程低压配电设备主要有低压配电柜1面，采用GGD型固定金属全封闭低压开关柜，GGD低压开关柜是按照安全、经济、合理、可靠的原则进行设计的低压配电柜，具有分断能力高，动热稳定性好，电气方案灵活，系列性、防护等级高等特点，适合本工程使用。
2.4 主要电气设备布置
电气设备的布置应充分考虑工程的整体布置情况，保证工作人员的安全和操作、维护、安装方便，需考虑设备工作时的可靠性和经济性，同时还应适当注意整体布置得美观。
本泵站泵房为圆筒式泵房，泵房内有水泵层和操作层两层，设备布置空间有限。
10kV架空线路进线终端杆处设高压柱上负荷开关及避雷器；室内10kV开关柜共有12面，采用离墙环形并排布置；0.4kV开关柜共2面，采用离墙单列环形布置形式。充分利用空间，且便于日常运行维护。
阀门、真空泵、排水泵等辅助设备控制箱就地布置，采用挂墙安装，不占空间，且方便操作及维护。
2.4过电压保护及接地
为了防止沿线路侵入的雷电进行波，在10kV线路进线处装设了氧化锌避雷器。
本工程建筑属于三类防雷建筑，防雷接地、保护接地共用一个接地装置，利用建筑结构内的主钢筋相互焊接成基础接地网，要求接地电阻不大于4欧姆，实测不满足要求时，需就近在土壤电阻率低的地方增设人工接地极，保证满足要求。
3 结束语
高峰电灌站改造工程属于农村水利工程，在设计过程中，本着接线简单，便于运行维护，操作安全及经济可靠的原则进行设计，对同类工程具有一定的参考价值。
参考文献
《供配电系统设计规范》GB 50052-95
《低压配电设计规范》GB 50054-95
武汉水利电力学院电力工程系《机电排灌设计手册》水利出版社，1982年
戈东方.《电力工程电气设备手册》电气一次部分 [M].北京.中国电力出版社，1998年
南方电网《电力系统电压质量和无功电力管理办法》CGS/MS 0308-2005