賴英

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司　重慶市　400039）

污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

賴英

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司重慶市400039）

污水處理廠供電系統(tǒng)可靠性是一項(xiàng)繁雜的系統(tǒng)工程，其顯著的特點(diǎn)就是技術(shù)與管理的結(jié)合，是全員全過程管理。而這個(gè)管理過程涉及到設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、試驗(yàn)等諸多方面和因素，牽涉到輸配電、用電等各個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)控制。本文重點(diǎn)就污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

污水處理廠；供配電；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

污水處理廠供配電工程設(shè)計(jì)過程中，在遵循相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的情況下，兼顧系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性是非常必要的，本文主要對(duì)污水處理廠供配電工程設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，希望對(duì)實(shí)際的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作具有一定的參考價(jià)值。

1　污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1污水處理廠負(fù)荷的計(jì)算

在開展污水處理廠供配電工程設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)其總的負(fù)荷開展計(jì)算是非常必要的，這主要是由于在車間變電所的變壓器上存在功率損耗，在對(duì)變電所的總降壓開展計(jì)算時(shí)，需要對(duì)相關(guān)的功率損耗予以全面的考慮，這樣才能進(jìn)行全廠總變電所高壓側(cè)負(fù)荷、總功率因數(shù)等值的計(jì)算。為了能夠?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，還需要詳細(xì)地列出相關(guān)的負(fù)荷計(jì)算表。

1.2污水處理廠總變電所位置的選擇

在選擇供配電系統(tǒng)總變電所的位置時(shí)，需要在考慮高壓電源進(jìn)線方向等影響因素的基礎(chǔ)上，選擇出合理的位置，總變電所的位置應(yīng)位于污水處理廠負(fù)荷中心，臨近用電量較大的廠房。在確定變壓器容量及臺(tái)數(shù)的過程中，不僅要對(duì)全廠的負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，還需要綜合土建與工藝等方面專家的意見，以便于能夠很好地滿足污水處理廠將來的擴(kuò)建與備用需求。

1.3污水處理廠總變電所主接線的設(shè)計(jì)

在污水處理廠總變電所主接線的設(shè)計(jì)過程中，要保證其可靠性與安全性，一般采用高壓雙電源供電方式，電房之間環(huán)環(huán)相扣，靈活地轉(zhuǎn)供電；同時(shí)還應(yīng)該考慮到未來設(shè)備維修的方便性與可操作性。

1.4廠區(qū)高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

廠區(qū)的高壓配電系統(tǒng)是整個(gè)污水處理廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中非常重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，在開展相關(guān)設(shè)計(jì)的過程中，不僅要保證其能夠很好地滿足相關(guān)設(shè)計(jì)條件，還要考慮其經(jīng)濟(jì)合理性，依據(jù)場(chǎng)內(nèi)負(fù)荷的實(shí)際情況，綜合考慮總變電所的位置、負(fù)荷布局等因素，然后再確定出廠區(qū)配電電壓，根據(jù)變電站及高壓進(jìn)線不穩(wěn)定等情況可以考慮選用有載調(diào)壓油浸式變壓器。高壓柜應(yīng)選擇鎧裝移開式中置柜，方便日常操作，低壓柜應(yīng)選擇開關(guān)方便更換、造價(jià)相對(duì)便宜的固定式開關(guān)柜，當(dāng)2臺(tái)或以上變壓器聯(lián)絡(luò)使用時(shí)，應(yīng)有可靠的聯(lián)鎖功能；低壓電流通常較大，對(duì)于1250kVA及以上的變壓器，其低壓側(cè)至低壓總進(jìn)線柜宜采用封閉母線槽連接。

1.5保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

由于工頻電氣量參數(shù)會(huì)隨著電力系統(tǒng)的變化而發(fā)生一定的變化，一旦電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障，就會(huì)導(dǎo)致工頻電氣量的相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化，因此在供配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程中，需要依據(jù)系統(tǒng)實(shí)際特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出相關(guān)的繼電保護(hù)裝置，保護(hù)一般分為過流、速斷、零序、瓦斯等形式；另一方面，在變電所高壓側(cè)與低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇過程中，應(yīng)將各個(gè)回路所對(duì)應(yīng)的額定值、計(jì)算負(fù)荷、短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)等作為依據(jù)開展選擇，在作出初步的選擇之后，還需要對(duì)其開展熱穩(wěn)定檢驗(yàn)與力檢驗(yàn)。為保證電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)的合理性，還需要開展繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算，這就涉及短路電流的計(jì)算問題，在實(shí)際的計(jì)算過程中，可以依據(jù)無限容量系統(tǒng)供電開展短路電流的計(jì)算，依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式的不同，結(jié)合相應(yīng)的短路參數(shù)，計(jì)算得到各個(gè)點(diǎn)的兩相及三相的短路電流；繼電保護(hù)過程中，針對(duì)大型的用電可靠性要求較高的污水處理廠，應(yīng)選用直流屏供電，直流屏選取要合理，不宜過大或過小，應(yīng)根據(jù)需用保護(hù)的斷路器臺(tái)數(shù)進(jìn)行選擇。

2　水廠節(jié)電技術(shù)探討

2.1優(yōu)化供電電氣的選型和設(shè)計(jì)

（1）合理安排配電中心位置。由于供電線路導(dǎo)線電阻的存在，電力傳輸時(shí)會(huì)造成大量的電能損耗，通常，供電傳輸線路造成的電能損耗占所輸送電能的5～7％。輸電線路導(dǎo)線的損耗和導(dǎo)線電流的平方成正比，與電壓的平方成反比，因此，將10/0.4kV低配間直接安排在二級(jí)泵房、沖洗泵房等負(fù)荷中心，可以較大幅度減少供電線路損耗。

（2）采用無功功率補(bǔ)償措施。水廠水泵均采用交流異步電動(dòng)機(jī)，因設(shè)計(jì)及使用等方面的原因，電動(dòng)機(jī)自然功率因數(shù)一般約為cosφ=0.7，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，可顯著提高功率因數(shù)、節(jié)約電能。對(duì)于二級(jí)泵房10kV變頻調(diào)速電機(jī)，其變頻調(diào)速裝置為成套產(chǎn)品，調(diào)速范圍可保持高功率因數(shù)（>95％），無須使用外部功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；對(duì)于定速泵則可采用單機(jī)補(bǔ)償方式，補(bǔ)償后使電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)>90％。通常在二級(jí)泵房和沖洗泵房旁的10/ 0.4kV低配中心低壓側(cè)每段母排處設(shè)電力電容器集中補(bǔ)償方式（配無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器），補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到90％以上。

（3）合理選配變壓器。據(jù)文獻(xiàn)記載，非晶合金鐵心變壓器的鐵損僅為硅鋼變壓器的1/5，選用非晶合金鐵心變壓器將顯著降低變壓器鐵損，減少電能損耗。同時(shí)，應(yīng)合理配備變壓器容量，實(shí)踐證明，當(dāng)負(fù)載容量為認(rèn)定容量的65～75％時(shí)，變壓器效率最高，損耗最小。據(jù)有關(guān)資料分析，變壓器處于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)可使變壓器能耗下降10％左右。

2.2改進(jìn)低壓配電的無功補(bǔ)償

無功補(bǔ)償?shù)闹饕惺胶头稚⑹絻煞N補(bǔ)償方式。分散式就地補(bǔ)償?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔并且可靠性好。這種方式的補(bǔ)償只需要通過將一個(gè)合適的電容并聯(lián)到用電器上即可實(shí)現(xiàn)，這樣不僅省去了一些不必要的保護(hù)設(shè)備，還能增大電網(wǎng)的功率因數(shù)，減小線路的損耗，并避免了路末端產(chǎn)生嚴(yán)重的電壓波動(dòng)現(xiàn)象。污水處理廠的用電負(fù)荷一般都不分散，所以可以使用低配帶電的集中式補(bǔ)償。

2.3改進(jìn)照明系統(tǒng)

污水處理廠的照明系統(tǒng)主要是迎來增強(qiáng)工作人員操作時(shí)的視覺觀察。因此，在可以符合工作人員視覺觀察要求的基礎(chǔ)上應(yīng)該盡可能的降低照明系統(tǒng)的電能損耗，并積極利用太陽能。國家有關(guān)照明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具體施工環(huán)境做出了詳細(xì)的照明標(biāo)準(zhǔn)說明，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量符合相關(guān)照明標(biāo)準(zhǔn)。污水處理廠的照明設(shè)施主要分布在辦公大樓、車間室內(nèi)、廠區(qū)室外等地，其照明需求量較大，所以照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡量做到自動(dòng)化控制開關(guān)，充分利用聲控、光控、時(shí)空以及區(qū)域控制等智能開關(guān)進(jìn)行最大程度的電能節(jié)約。

2.4自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化

對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)主要做到：選取抗干擾能力強(qiáng)的設(shè)施設(shè)備，增強(qiáng)其工作的可靠性能、安全性能以及穩(wěn)定性能；爭(zhēng)取做到投入最低，性能最好的高性價(jià)比設(shè)計(jì)；保證可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)升級(jí)和改造，增加系統(tǒng)的拓展性能；要求自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)軟硬件組成部分具有較好的通用性，使其可以進(jìn)行隨時(shí)更換；系統(tǒng)必須可以進(jìn)行多方面的控制工作，使其擁有一定的兼容性；力求保持系統(tǒng)的開放性，以此滿足污水處理廠的各種生產(chǎn)工作要求。

根據(jù)污水處理廠的工作環(huán)節(jié)、設(shè)施廠房的分布以及工作管理等需求，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為集散式的控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置為三個(gè)級(jí)別，分別為各區(qū)域設(shè)備信號(hào)、操控站以及集中操作站，各個(gè)級(jí)別之間可以通過相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溝通，及時(shí)進(jìn)行信息的傳遞溝通與分享。

3　結(jié)束語

污水處理廠涉及到的工作步驟繁多，因此對(duì)其進(jìn)行的電能節(jié)能優(yōu)化措施也比較多，處理廠還可以根據(jù)各自廠區(qū)的自身特點(diǎn)，因地制宜的制定其他有效的節(jié)能措施，以提高污水處理廠的電能使用效率。由于本文篇幅和筆者能力的限制，本文中很多問題都沒能進(jìn)行深入的展開，但筆者希望以上論述可以為廣大從業(yè)人員提供一定的借鑒和幫助。

[1]呂春光.污水處理廠供配電調(diào)度SCADA系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（19）：58～59.

[2]郅擎宇，宋偉.城市10kV配電工程典型設(shè)計(jì)研究[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2012（11）：37～38.

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2015-6-13