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锦西灌区排水泵站的电气设计主要技术探析

来源:原创论文网 添加时间:2020-09-10

  摘    要: 文章首先介绍了锦西灌区工程概况,并分析了锦西灌区工程电气部分泵站设计的主要设计内容。重点研究了泵站供电设计、电气主接线方案、高低压电气设备的选择、机组起动方式及无功补偿方式、过电压保护及接地等关键技术内容。通过对锦西灌区工程泵站设计中关键技术的研究,可以对国内同类工程设计提供参考思路。

  关键词: 锦西灌区; 电气设计; 关键技术; 泵站;

  1、 工程概况

  富锦市锦西灌区位于富锦市西南部的松花江右岸,灌区土地面积11.828万hm2,现有耕地10.11万hm2,其中水田面积3.47万hm2。该工程主要由灌区骨干工程和田间配套工程组成。锦西灌区工程新建渠首泵站1座、山西排水站、花马排水站、双榆树排水站、对锦排水站、头林排水站和二林排水站等6座排水泵站。

  2 、供电方式

  2.1、 供电负荷等级

  锦西灌区工程主要任务是满足锦西灌区灌溉用水及灌区范围内排水需求。灌区内新建的7座泵站及需配电的22座闸门均属于农业灌排泵站或闸站,运行期间短时停电将会延缓灌溉或排水时间,对灌溉及排水有一定的影响,但并不会因此造成重大经济损失,更不会造成人身伤亡。根据《供配电系统设计规范》中3.0.1条规定,各泵(闸)站均为三级负荷[1,2]。

  2.2、 泵站负荷及供电方式

  灌区内各泵站用电负荷主要包括主泵配套的电动机、排水泵、消防泵、进出口闸门和拦污栅以及泵房照明、采暖等用电设备。根据灌区调度运行方式要求,总干渠、干渠的22座闸门采用自动控制,本阶段各闸门供电电源取自附近村镇10kV配电网或泵站低压配电柜。

  3 、电气主接线

  锦西灌区7泵站均为三级负荷,年运行小时数较低,均采用单回线路供电。

  3.1、 渠首泵站

  渠首泵站装设6台同步电动机,单机功率1250kW,电动机额定电压10k V。泵站装设66/10kV主变压器2台,主变66kV侧采用单母线接线,10kV侧采用单母线分段接线。正常情况下10kV侧分列运行(灌区建设初期,泵站负荷较小,两主变可采用互为备用的运行方式),每段10kV母线并接3台电动机。
 

锦西灌区排水泵站的电气设计主要技术探析
 

  3.2、 排水泵站

  山西排水站、花马排水站、双榆树排水站、对锦排水站、头林排水站、二林排水站等6座泵站电动机额定电压均为0.38kV,泵站电动机电压侧均采用单母线接线。山西排水站、花马排水站、双榆树排水站、头林排水站、二林排水站等5座泵站10kV电源侧采用电缆进线,经10kV成套开关柜与主变压器高压侧相连,主变低压侧采用低压母线槽与低压进线柜连接。对锦排水站10kV电源侧采用架空进线,经户外避雷器、跌落式熔断器与变压器相连,主变低压侧采用电力电缆与低压开关柜连接。泵站运行期间站用负荷引接自0.4kV低压母线,为满足泵站非运行期站用负荷和生活用电需要,山西排水站、花马排水站、双榆树排水站、头林排水站、二林排水站等5座泵站分别设置1台10/0.4kV站用变压器。对锦排水站变压器容量较小,不另设站用变压器。

  4 、电气设备选择

  4.1 、短路电流计算

  根据《锦西渠首泵站接入系统设计》方案,泵站引接220kV花马变电所66kV母线短路容量263MVA。短路电流计算基准容量Sj=100MVA,基准电压Uj=Up,根据选定的电气主接线方案和泵站最大运行方式计算短路电流。渠首泵站短路电流计算系统见图1。

  图1 渠首泵站短路电流计算系统图
图1 渠首泵站短路电流计算系统图

  4.2、 变压器选择

  根据电力部门要求,泵站补偿后功率因数达到0.90以上[3,4]。根据各泵站电气主接线方式,渠首泵站每台变压器容量应保证4台机组正常运行,其它6座排水泵站,变压器容量应满足泵站所有电动机正常运行要求。

  根据《锦西渠首泵站接入系统设计》方案,渠首泵站供电工程渠首泵站66kV主变压器选用三相双绕组有载调压电力变压器。山西排水站、花马排水站、双榆树排水站、对锦排水站、头林排水站、二林排水站等6座泵站主变压器均选用三相双绕组无励磁调压配电变压器,各泵站站用变压器选用干式无励磁调压配电变压器。锦西灌区泵站装机容量及所选变压器汇总表,见表1。

  表1 锦西灌区泵站装机容量及所选变压器汇总表
表1 锦西灌区泵站装机容量及所选变压器汇总表

  4.3 、泵站无功补偿

  个别泵站功率因数偏低,可能造成用电设备无法达到额定功率,增加设备和线路的磨损等危害,为提高泵站功率因数,降低线路损耗和压降,也避免因功率因数未达到0.9而受到电业部门罚款,各站均装设无功功率补偿装置,做到就地补偿、就地平衡,满足《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》要求。

  根据《供配电系统设计规范》要求,电动机的补偿容量由下式计算:

  P:电动机有功功率(kW);

  Qc:补偿电容容量;

  tanφ1:补偿前用电设备自然功率因数的正切值;

  tanφ2:补偿后用电设备自然功率因数的正切值,取tanφ2≥0.9。

  各泵站电动机有功功率、功率因数及泵站补偿容量见表2。

  表2 锦西灌区泵站无功补偿容量汇总表
表2 锦西灌区泵站无功补偿容量汇总表

  渠首泵站选用同步电动机不需要装设无功补偿装置。

  山西排水站、花马排水站、双榆树排水站、对锦排水站、头林排水站和二林排水站等6座泵站均为低压(0.38kV)电动机且电动机单机容量不大,均采用静止电容器集中补偿的方式进行补偿,分别在每座泵站低压母线上装设1套集中自动补偿装置。

  5 、过电压保护及接地

  5.1 、过电压保护

  1)雷电过电压保护:

  66kV架空线路全线架设避雷线保护,并在66kV及10kV进线终端杆上装设1组氧化锌避雷器,防止雷电侵入波损坏电气设备。

  在泵站主、副厂房等较高的建(构)筑物敷设避雷带,进出建筑物的配电线路采用电缆埋地敷设,所有机电设备就近接地,防止雷电损害电气设备。

  2)操作过电压保护:

  泵站高压开关柜及无功补偿回路均装有过电压保护器,防止操作过电压损坏设备。在机端母线PT柜内装设微机消谐装置,避免谐振过电压损坏设备。

  5.2 、接地设计方案

  各泵站利用厂房、闸门等水工建筑物混凝土基础内主筋及底板内钢筋焊接成闭合网状整体作为自然接地体。各电气设备室内设置人工接地体,人工接地体同时与自然接地体和电气设备焊接,保证各电气设备可靠接地。

  各泵站高低压电气设备及计算机监控系统设备均应根据规范要求采取接地保护。本阶段根据泵站各类电气设备的接地技术要求,接地电阻≤1Ω。

  参考文献

  [1]宋佳丽.浅淡电气工程供配电安装技术方案[J].居舍,2019,1(29):72.
  [2]杜斌.低压供配电系统中存在的问题与应对措施[J].通信电源技术,2019,36(08):219-220.
  [3]李品兴.建筑电气设计方案分析[J].科学技术创新,2018,1(25):68-69.
  [4]田甜,刘义艳,王彩霞.黄金峡水利枢纽砂石加工供配电系统设计[J].现代建筑电气,2018,9(03):21-24.

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