泵站主接线电气设计要点分析邢一豪

邢一豪魏文郭祥

陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001

摘要：泵站包括污水泵站、河水泵站、雨水泵站等，是现代化城市建设规划的重点对象，为了保障泵站的安全稳定运行，优化电气设计方案，尤其是电气主接线设计，是极为重要的。在进行泵站主接线电气设计时，设计人员应该全面了解泵站建设信息、供电方式，遵循“简便、可靠、经济、安全”的设计原则，制定科学的设计方案，同时，根据设计方案，优化电气设备选择，在选择主电动机时，根据水泵运行的轴功率峰值计算电动机容量，选择额定容量适宜、种类合适的主电动机，基于泵站运行、维护要求，进行用电接线设计，加强防雷设计，做好过电压保护接地措施，提升系统的抗风险能力。

关键词：泵站主接线电气设计要点分析

所谓泵站（pumpinghouse），是指能提供一定压力与流量的液压动力、气压动力的装置和工程，具体有污水泵站、河水泵站、雨水泵站等，在现代化城市化建设中，泵站属于城市规划建设的主要对象[1]。电气设计是泵站设计方案的主要内容，而电气主接线设计，则是其中较为重要的部分，明晰泵站主接线电气设计要点，选择合适的电气设备，对于泵站的安全稳定运行有着积极意义。

1.泵站主接线电气设计

在进行泵站主接线电气设计之前，首先应该明确站点电力供应方式。不同地区、不同种类泵站的供电负荷等级是不同的，具体由《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）等规章制度确定，然后泵站可与当地电力部门协商，结合当地电力系统现状及发展规划，采取合理的电源供电方式，从距离适宜的变电站点获取电力支持[2]。

随后，设计人员可根据泵站电力供应方式、装机规模，遵循“简便、可靠、经济、安全”的原则，进行主接线电气设计。以泵站的改造扩建为例，我国有不少泵站在经多年使用后，其泵容量无法满足人们的用水需求，智能进行扩建，在扩建时，应该采取“站变合一”的供电方式，增设与原设备参数相同的主电机适量，计算出主变压器负荷侧电压等级，将原泵站所用的扩大单元接线的电气主接线方式，改造为联合扩大单元接线方式，保留原有设备线路布置，供电电源进线仍旧是在经过高压隔离开关、高压计量装置后，与站用变压器、阀型避雷器等共用母线连接，适当增大进线与高压隔离开关连接的设备间隔，且设备间隔直接与原泵站的主变压器电源侧单母线连接，使得原有主变压器并列分布，同时，在增设的泵电动机机组电源侧母线上接入干式强迫风冷站用变压器。这一设计方案理论上是可行的，但由于电气设备体积过大，电气设备间距无法达到电气安全距离，因此需要适当调整设计细节，比如说更新电气设备，将原有主变压器更换为新型节能型变压器，改变设备连接方式，使用硬母线将电动机与主变压器的负荷侧连接起来，这样一来，主接线方式更为简单，系统适应性强、可靠性高，后期便于维护，但是也有一个缺陷，那就是当变电站的进线、母线故障时，泵站将无法正常工作。

2.泵站主要电气设备的选择

2.1主电动机的选型

按照泵站设计的国际规范，应该根据水泵运行的轴功率峰值为依据，结合实际情况乘以系数1.05至1.1，计算出电动机容量，从而选择合适的主电动机。比如说，某泵站所用水泵，正常运行状态下，最大轴功率为1105kW，电机和水泵间减速箱的传动效率为97%，计算可知，主电动机功率为1253kW，应该选择额定容量为1250kW的主动电动机。在泵站主电动机的选型中，可供选择的有同步电动机、异步电动机，二者在定子、绕组上没有太大的区别，主要区别在转子上，异步电动机转子结构简单，且造价相对较低，因此从经济性、可靠性上考虑，是更好的选择，此外，二者在功率因数特性、转矩转速特性、电机的工作效率上也有一定的差异，同步电动机转速恒定，而异步电动机转速随负载变化而变化，异步电动机工作效率相对更高，技术人员应该根据泵站具体情况，选择适应泵站运行需求的主电动机[3]。

2.2泵站用电接线

泵站在长期使用过程中，需要进行日常维护和检修，所以在进行用电接线设计时，必须考虑到这项工作进行的便捷性，合理设计。在设计过程中，设计师应该估算出最大泵站符合，选取变压器容量，假设泵站用电负荷为416kVA，应该设置2台400kVA油浸自冷变压器，互为热备用，同时，在主电路上，将35kV电源接入1号400kVA变压器上，作为主进线，将10kV电源接入2号400kVA变压器，作为备用电源，并且在2台变压器0.4kV侧连接空开入单母线接线，2台变压器之间设置互锁及自动启用装置，确保1号变压器故障时，能够及时、安全切换到2号变压器，以防泵站主机组由于电气设备故障而停止运行。而且，泵站所用变压电源来源于35kV和6kV侧的两段母线，分别采用了Y，yn12和D，yn11的接线方式[4]。

2.3过电压保护接地

雷击对于电气系统的危害是毁灭性的的，所以在进行泵站电气设计时，应该加强防雷设计，做好过电压保护接地工作，以免电气设备由于雷电波产生的高电压而损毁。在泵站电气设计工作中，通常情况下，设计师会在主变压器35kV母线侧及6kV侧母线PT柜内都安装一组氧化锌避雷器，作为电气设备保护装置，同时，在每一个真空断路器负荷侧，安装氧化锌避雷器，作为过电压保护装置，避免系统在受到雷击或设备故障时，电气设备被过电压击穿，与高压同步电动机绝缘，影响到整个泵站的正常运行。

3.结语

在进行泵站主接线电气设计时，应了解泵站建设项目的基本情况，明确泵站供电系统，综合泵站建设规模、供电方式、运行要求、用电负荷分布等要素，制定科学合理、安全可靠的设计方案，确保泵站运行的安全性、稳定性与经济性，同时，降低电气系统维护管理难度，优化系统节能环保性能，确保泵站运行能够得到安全稳定的电力支持。

参考文献

[1]张建国.大中型泵站高压电气设备的安全运行与维护方法探究[J].科技经济导刊,2019,27(08):73.

[2]李宝妮,张青峰,高晓华.冯家山水库灌区泵站更新改造技术措施及改造效果分析[J].西北水电,2018(05):77-79.

[3]李显君,解占孝,李斌寿.基于先进控制技术构建智能化水泵房电气及自控系统[J].通信电源技术,2018,35(08):32-33.

[4]成雷,高玉强,张庭凯,陈伟民,高攀,陈盟,杨波.应急抗旱调水中临时泵站的应用——山东胶东调水小清河子槽处置实践[J].中国水利,2018(11):41-43.