陈郢排涝泵站电气主接线设计

2018-10-30郭昌

现代建筑电气 2018年9期

关键词：接线泵站断路器

郭昌

(安徽省水利水电勘测设计院, 安徽合肥 230088)

0 引言

随着我国经济发展,城市建成区不断扩大,城市排涝问题成为制约城市健康发展的重要因素。大中型城市排涝泵站作为城市排涝的重要基础设施,在近些年的城市建设中得到较多的规划和建设。城市排涝泵站电气设计首先考虑的是电气主接线的设计。

1 项目概况

陈郢排涝泵站位于蚌埠市长淮卫临港开发区淮河大堤上,功能定位为提高方邱湖蚌埠市规划城区排涝能力,保障地区经济社会发展,减小涝灾损失。泵站具有抽排和自排功能,设计抽排流量为54.4 m3/s,设计自排流量为62.4 m3/s。该站共安装4台2200ZLB-80立式轴流泵,配4台TL1400-28/2600型立式高压同步电机,单机功率为1 400 kW。4台机组一字型排列,两侧各布置2孔自排通道,总装机容量为5 600 kW,泵站规模为大型城市排涝泵站。

2 供电系统

陈郢排涝泵站作为重要的大型城市排涝泵站,根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》[1]及CJJ 120—2008《城镇排水系统电气与自动化工程技术规程》[2],城市排涝泵站供电负荷等级确定为二级。考虑到泵站配套10 kV同步电动机,结合当地电力系统现状及发展规划,泵站采用两路35 kV电源供电,两路电源分别引自附近2座变电所35 kV母线,架设两回35 kV专用架空线路至泵站,导线规格为LGJ-150,输电线路总长约为20 km。

3 电气主接线

陈郢排涝泵站安装4台单机容量1 400 kW同步电动机,额定电压为10 kV,额定功率因数为0.9(超前),效率为94%;最大运行方式是4台机组同时运行。因此,对泵站电气主接线拟定两个可行方案进行技术、经济比较[3]。

方案一:35 kV高压侧方案采用单母线分段接线,设置1台S11-8000/35 35±2×2.5%/10.5 kV,YN,d11型主变压器,容量为8 000 kVA,带4台机组运行。两路35 kV电源一主一备,两进线断路器设置闭锁,手动切换。10 kV机压侧采用单母线接线,主变压器高、低压侧均设断路器,电动机采用全压直接起动方式,站用电电源分别引自泵站的10 kV母线和35 kV母线。电气主接线方案一如图1所示。

图1 电气主接线方案一

方案二:35 kV高压侧方案采用单母线分段接线,设置2台S11-4000/35 35±2×2.5%/10.5 kV,YN,d11型主变压器,单台容量为4 000 kVA,均带2台机组运行。两路35 kV电源一主一备,两进线断路器设置闭锁,手动切换。10 kV机压侧采用单母线分两段接线,2台主变压器10 kV侧出线断路器及10 kV母线分段断路器相互闭锁,当其中一路电源检修或故障时,母线分段断路器投入运行。电动机采用全压直接起动方式,站用电电源分别引自泵站的10 kV母线和35 kV母线。电气主接线方案二如图2所示。

图2 电气主接线方案二

两种方案比较:方案一,电气接线及继电保护配置简单,变配电设备少,变配电设备布置占地面积小,土建投资少,检修、维护工程量小,设备总投资为278.5万元,年电能损耗费为3.93万元,年运行费为26.49万元,可靠性和灵活性稍差;方案二,电气接线较复杂,变配电设备较多,设备总投资为330.30万元,年电能损耗费为4.63万元,年运行费为31.17万元,电能损耗比方案一稍大,变电站占地面积较大,供电可靠性和灵活性稍高。

从技术经济方面综合考虑,方案一在工程投资、运行维护、电能损耗、变电站占地面积等方面具有一定优势,虽然可靠性和灵活性稍差,考虑到该站主变压器为户外布置,油浸式变压器故障机率较小。由于泵站年运行小时数较低,主变压器及其他开关设备的维修工作可安排在泵站非运行期间进行。泵站装机数量不多,10 kV机压侧采用单母线接线可以大大节省投资,且运行维护方便。因此综合比较后,该泵站的电气主接线采用方案一。

4 站用电系统

根据GB 50265—2010《泵站设计规范》[4]要求,泵站供电系统应设置独立的站用电系统。排涝泵站站用电主要包括泵站内的辅机设备用电和泵站管理、运行值班的照明和办公用电。由于排涝泵站运行时间较短,在非排涝期间基本不开机,站用电变压器在排涝期间主要承担站用电负荷,非排涝期间主要满足检修及照明用电需求。为了减少电气设备及土建投资,尽量减少从变压器到用电负荷的低压配电级数。

陈郢排涝泵站站用电源取得方式:为保证泵站运行期间和非运行期间站用负荷的供电,泵站设置了1台型号为SCB11-315/35 35±5%/0.4 kV D,yn11(Ud%=6.5)站用变压器,电源挂接在35 kV母线上;为防止SCB11-315/35型站用变压器发生故障影响泵站运行,另设1台型号为SCB11-315/10 10±5%/0.4 kV D,yn11(Ud%=4)的站用变压器作为励磁装置、技术供水泵、渗漏排水泵等重要负荷的备用电源。同时考虑泵站内消防设备负荷,设置一台80 kW柴油发电机组作为应急电源。

由于泵站用变压器容量大于100 kVA,故需对站用电(0.4 kV母线)负荷进行无功功率补偿,补偿方式采用集中自动补偿,总补偿容量按变压器装机容量的15%～40%进行估算。因此,总补偿容量为120 kvar,补偿后功率因数达到0.92以上。