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［摘要］

在泵站工程的運行中，電氣工程的設計十分重要，直接影響其運行質量，影響著水利工程的建設。以水泊渡泵站為例，分析其電氣工程設計，以供同行參考。

［關鍵詞］

水泊渡;泵站;電氣工程;設計

1工程概況

遵義灌區一期工程主要建筑物由大壩、溢洪道、取水及引水建筑物、泵站、110kV變電站、出水管線、上水池及灌區渠系建筑物等組成。水庫總庫容5510×104m3，泵站裝機流量11.05m3/s，裝機功率2.25×104kW。根據《防洪標準》(GB50201－1994)和《泵站設計規范》(GB/T50265－1997)的規定，并結合整個灌區的工程規模，確定本工程規模為大(Ⅱ)型，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物大壩、溢洪道和泵站等為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。大壩、溢洪道設計洪水標準采用100年一遇洪水，校核洪水標準采用2000年一遇洪水;泵站設計洪水標準采用50年一遇洪水，校核洪水標準采用200年一遇洪水;施工導流標準為10年一遇洪水。大壩壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高68.8m，左岸設開敞式溢洪道及壓力引水隧洞，隧洞出口接鋼管引水至泵房，大壩下游左岸設岸邊提水泵站，泵站出水管線沿NE73°方向布置，提水至945.00m高程，再由水泊渡總干渠引水至灌區。對于大壩下游左岸提水泵站的布置，初步設計成果采用4臺灌溉水泵(3用1備)+2臺城鎮供水水泵(1用1備)，總引用流量為11.05m3/s。由于灌溉水泵提水流量大，對機組的運行要求高，經過考察，國內目前尚無滿足要求的機型。調整后，將原初步設計階段的4臺灌溉水泵增至6臺，總引用流量不變，單臺機組流量變小，以適應國內的機型，滿足運行安全穩定、維修方便的要求。

2電氣工程設計

2.1電源引接方式

2001年6月，水利部水規總院對遵義灌區一期工程進行了初步設計復審。本次審查紀要同意在水泊渡泵站邊建設一座110kV變電站，該變電站裝設兩臺20MVA變壓器，容量總共為40MVA。供電電源根據電力部門批復意見電源引自遵義三岔220kV變電站，用雙回路110kV線路直接供電，互為備用。110kV線路長10km，水泊渡提水站與水泊渡變電站距離約200m，采用站變合一的供電管理方式。

2.2電氣主接線及站用電接線設計

經水機專業提供的水泊渡提水站裝機容量為6臺2500kW同步電動機(不考慮備用)和兩臺1250kW同步電動機(1用1備)，功率因數0.9(超前)，出口電壓10kV。8臺高壓同步電動機與水泊渡110kV降壓站10kV母線相連。由于8臺電動機均為同步電動機，故本系統不考慮無功補償。

2.2.1電動機起動方式

根據《泵站設計規范》10.5.1條機組應優先采用全電壓直接起動方式，且母線電壓降不宜超過母線額定電壓的15%。當同一母線上全部裝置同步電動機時，必須首先按最大一臺機組的起動條件進行起動計算。計算條件如下:①取小方式下系統的短路阻抗值;②三岔變(南北變)容量3×180MVA，取最小運行容量1×180MVA;③三岔變電站主變壓器的負載率分別取0.89，且集中在110kV側，10.5kV側空載，cosФ均按0.88計;④水泊渡提水站首臺大泵起動前其它3個小泵站處于停運狀態，因此水泊渡變電站主變壓器只按帶300kVA的站用電和生活區用電來處理，cosФ按0.8計;⑤水泊渡變電站只投運一臺20MVA主變壓器;⑥水泊渡提水站水泵電動機全為同步電動機，故按首臺大泵2500kW電動機起動計算;⑦TW3000－10電動機參數為:額定電壓10kV，額定容量2500kW，額定功率因數cosФm=0.9，起動功率因數cosФms=0.25，效率η=0.96，起動電流倍數6。經計算，第一臺同步電動機組2500kW直接起動，泵站10kV母線電壓降為13.2%，系統側110kV電壓降為3%。根據《泵站設計規范》(GB/T50265－1997)，泵站電動機母線電壓一般不超過15%。三岔220kV變電站為國家電網，根據《供用電規則》的要求，其110kV母線電壓降不超過額定值的5%。從計算來看，水泊渡泵站6臺大泵直接啟動可以滿足系統的要求，但考慮到啟動計算的參數不定，而啟動計算的系統側110kV電壓降為3%，也很接近系統規定的額定值。故現階段推薦水泊渡泵站6臺2500kW電動機均采用變頻軟起動，其變頻啟動容量暫定為2000kW，在下步招標設計中，與廠家再具體協商。

2.2.2電氣主接線設計

根據變電站接入電力系統方式和提水站本身的實際情況，水泊渡提水站及110kV變電站的電氣主接線按以下原則擬定。本站電動機容量為6臺2500kW和2臺1250kW機組，一次建成;根據輸電距離和容量，本站電壓等級為110/10kV;110kV線路為兩回，互為備用;本站運行要求可靠性較高。基于上述原則，根據泵站負荷容量及等級，確定泵站主電源為兩路110kV進線(1用1備)，設2臺變壓器，容量分別為兩臺20MVA變壓器。當灌慨和供水機組同時運行時，由兩臺或一臺20MVA變壓器分別向兩段10kV母線上的機組及廠用電供電，10kV母線采用單母線斷路器分段接線，8臺機組容量平均分配在兩段母線上。灌溉期，當兩臺SZ9－20000/110主變投運時，10kV斷開。當一臺主變壓器運行時，分段母線斷路器才合閘。

2.2.3泵站用電設計

本泵站站用電采用380/220kV電壓供電，為了提高站用電的可靠性，站用電設兩臺廠用變，其中一臺接泵站10kV一段工作母線，另一臺接就近的10kV線路。對站用變壓器容量，選擇原則為當一臺站用變壓器退出運行時，另一臺應能承擔重要站用負荷。結合工程的實際情況，確定兩臺站用變壓器的容量均按500kVA確定，待技施設計時進一步進行復核。站用變采用干式變壓器，站用電380/220kV側采用單母線接線。正常情況由接于泵站10kV母線的變壓器供電，當泵站故障或檢修時，接于就近線路上的變壓器，作為備用電源自動投入工作，站用變壓器選用SC10型環氧澆注干式變壓器。

2.2.4電氣設備布置

水泊渡泵站及110kV變電站采用站、變合一的供電管理方式。110kV變電站布置在距主廠房的附近，地面高程850.000m，占地面積41.8m×30m，110kV戶外開關設備布置在站內，110kV配電裝置均采用戶外中式布置方式，兩臺SZ9－20000/110電力變壓器布置緊靠主副廠房。10kV配電裝置采用戶內交流金屬鎧裝移開式KYN18－12成套開關柜，布置于泵站副廠房內。泵站主廠房與付廠房呈前后重疊布置，副廠房分兩層。10kV配電設備、低壓配電設備布置在主廠房出水側的副廠房內，在副廠房一層下面設電纜層，布置勵磁變壓器。

2.2.5過電壓保護及接地設計

為防直擊雷在地面變電站設獨立避雷針，主副廠房屋頂敷設避雷帶，要求其接地電阻符合規程規范的要求。為防止感應雷及線路侵入雷電波，在110kV出線線路端裝設避雷器及110kV母線上設避雷器，以保護主變壓器和其它電氣設備。主變壓器高壓側中性點經避雷器(或開關)接地。10kV單相接地時繼電保護應有選擇性地直接作用于跳閘。為限制真空開關操作過電壓以及直饋線雷電入侵波以保護電動機安全，在電動機端口專門配置了氧化鋅避雷器和RC吸收裝置。泵站變電站要設置接地網，開關設備外殼、金屬構架、電纜外皮等均應可靠接地。泵站主付廠房均分層設接地網以滿足設備可靠接地。廠房接地網要充分利用已有輸水金屬管線及建筑物鋼筋等自然接地體，連成一個整體接地網。變電站與廠房接地網也要連成一個接地網，連接線不少于兩條。接地電阻值以及接觸電勢、跨步電壓和地電位升高應符合規程規范的要求。

2.2.6泵站照明設計

泵站設正常照明和直流事故照明并局部設有應急燈。正常交流照明電源引自站用電低壓側，直流事故照明電源取自蓄電池直流盤，站用電低壓配電室專設照明盤柜并裝有交直流電源自動切換裝置。在中控室、主副廠房的適當地點設直流事故照明燈，在廠房地面以下各層和副廠房的交通口等處設置一些應急燈及標志燈。照明線路采用放射式干線供電，廠房各層、變電站、閥室廊道等處均單獨回路供電。

3結語

綜上所述，通過對水泊渡泵站中的電氣工程設計進行分析，研究泵站電氣工程設計中需要特別注意的內容，通過上述的設計，保證水泊渡泵站能夠穩定的運行，獲得更加穩定的社會、經濟效益。

作者：何學芬 單位：貴州省水利水電勘測設計研究院

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