吴劲松 江苏省水利工程科技咨询股份有限公司

小型灌溉泵站的特点是与排灌区的距离较近，排灌灵活性强，工程建设简单，投资少，在短时期内便可见到成效。电气设备以低压机组为主，单机的容量较小，装机台数少则一台，多则十几台，国家提供了大部分建设资金，其余资金需要地方自筹。所以泵站的电气设计需要既要经济实用，还要突出环保节能优势，降低能耗。

一、小型灌溉泵站的电气设计思路

（一）水泵电机的自动控制

水泵电机的主要功能是提供运转的驱动力，让电能转化为机械能，同时也是泵站重要的动力提供设备。在电气自动化系统中，自动控制水泵电机是重要的组成部分，一来可以节约大量人力，让工作人员有更多的时间和精力用于创造性、价值型的工作；二来可以实现对水泵电机全天24h的机械控制，更便于第一时间发现电机运行过程中的问题，并发出警报。现阶段，很多电机生产厂家都在朝着自动化方向努力，不断研发温度传感器、自动控制柜等系统。

（二）计算机监控系统

计算机监控系统是一种具有综合性能的自动化系统，集合了监视、控制、测量、保护、管理等功能，主要用来监视并控制泵站全站的机组、油气水系统、励磁系统、电气设备、直流系统，为泵站的安全、可靠运行提供保障，实现少人值守甚至无人值守的目的。联网后，计算机还能将泵站的运行状态、运行数据实时传递至上级主管部门，以便管理人员更好的监管泵站。

（三）配电设备的自动控制

主要包括断路器、保护测量装置、变压器、电缆等，这些设备是否可以实现自动化的控制端、通信接口的信号传输，对于配电设备的自动化控制、远程控制十分关键。因此，泵站的电气设计应全面考虑各种电气设备的报警功能以及实时监控功能。

（四）辅助设备的自动控制

泵站常见的辅助设备包括叶片调节装置、排水泵以及电动阀门等，辅助设备的主要功能是提高泵站运行效率与安全性。设计过程中，可以直接在泵站的自动控制系统中加入辅助设备，比如通过计算机技术实现和辅助设备的互联，管理人员借助上位机即可操作。

二、小型灌溉泵站的电气设备选型

（一）主变压器

小型泵站的电源通常为10KV、电动机电压为0.38KV，采用的是10/0.4KV级的变压器，因此主变压器的选型需要处理好两个问题：

1.主变压器容量的选择与启动方式

在最大一台全压直接起动电动机的容量≤变压器容量的30%的情况下，电动机母线的电压降不会超过15%。如果全压直接起动电动机容量超过了变压器容量的30%，则电动机母线的电压降很可能在15%以上，这种情况下可以选择的启动方式有两种：①提高变压器的容量来改变启动条件，但是变压器在正常运行时，会有一部分容量处于空闲状态，因此不推荐。②增加变压器的容量，提高电动机的机端电压，从而实现对主变压器的全压直接启动。

2.主变压器容量和水泵轴功率

电气设计中，很容易遇到水泵轴功率和电动机功率不相符的问题，如果按照电动机的功率来选配主变压器，除了容量偏大以外，还会增大和变压器配套的电线电缆、开关电气设备的选型，增加投资费用。所以更推荐按照水泵轴功率来选型主变压器。

（二）电动机的选型

普通泵站拖动水泵负载的电机，一年内只有在灌溉抽水过程中才会连续工作，操作频率 并不高。所以电动机的额定功率只需要超过水泵的负载功率即可，因为电机操作不频繁，水泵负载较轻，小型灌溉泵站应优先选择结构简单、便于维护、价格低廉的电动机，比如交流鼠笼型异步电动机。

绕线型电动机的特点是时间短、起动转矩大、电流小，尤其适用于频繁的操作和重载启动。与鼠笼型异步电动机相比，绕线型电动机的价格相对较高，如果电网具备全压直接启动的条件，则推荐选择鼠笼型电动机。如果降压起动无法满足起动转矩的要求时，则可以考虑选择绕线型电动机。

鼠笼型异步电动机主要有两种启动器：一种是软启动器，特点是启动的电流量小、可调节、启动平滑、启动时间短。如果泵站有多台电动机，采用一台软启动器进行控制是十分经济的选择。另一种是自耦减压起动器，特点是启动电流大、启动特性硬、具有机械冲击，体积大，使用时间要比软启动器更长，属于分段式恒压启动。从理论层面来讲，也可以用一台自耦减压起动器控制多台电动机，但这种启动器的工作发热较大，所以无法连续启动，因此并不适合“一拖多”。

（三）站用电的选型

结合电网的供电情况与泵站的装机容量，站用电的获取方式主要有三种：①直接从电动机的电压母线上获取。②配置专用的站用变压器，直接接在主变压器高压侧的进线开关外侧，站用电则从专用变低压侧获取。③在泵站停运期间，如果周围有其他电网电源可供使用，则不需要设置专用的站用变压器。站用电如果来自电动机电压母线，可以将外来电源用作站用电的备用电源，在泵站停运期间，还可以作为检修维护的电源。站在技术角度层面，以上三种站用电的获取方式都是可行的，在条件允许的情况下，最经济的选择是第三种，如果只能从前两种方式中选择其一，需要综合比较经济性才能确定，主要还是要看主变压器和电动机容量相互配套后，是否还能有剩余容量，如果裕度大，则可以优先考虑设置专用站用变压器。

三、结束语

综上所述，小型灌溉泵站的电气设计需要在经济性、环保性之间做好平衡，同时要综合考虑泵站选址、水泵选型、阀门配置、管径选型等各方面。结合泵站的自身特点以及当地电网运行情况、电气设备的制造水平，经过综合比较，最终选择最佳的设计方案。泵站工程建设完成后，还应重视泵站的运行管理，不断优化调度，真正落实节能环保理念，为广大农民减轻负担，提高农村地区的整体收入水平，充分发挥现泵站的自动化优势。