惠来中东部供水工程电气一次设计简介

朱政

关键词：电气主接线；方案比较；

1概述

本工程为长管线供水工程，主要包括取水口邦山泵站、加压站华湖泵站、分水点惠城水厂分水口、东福水厂分水口以及输水管路。邦山泵站装机容量为3×710kW（二用一备），华湖泵站装机容量3×355kW+2×560kW（三用二备）。惠城水厂分水口、东福水厂分水口各设1个量水间。

本工程邦山泵站为取水泵站，需要供水至惠城水厂分水口、东福水厂分水口以及沿线各水库，要求供水可靠性较高；华湖泵站为加压泵站，仅需供水至葫芦潭水库及顶溪水库，而这二个水库具有一定的调节能力，因此华湖泵站的供水可靠性要求相对较低。

2电气主接线

2.1邦山取水泵站

（1）同步电机与异步电机的比较。

异步机优点是电机结构简单，检修运行维护方便，少一套励磁装置，运行操作简单方便，投资及年运行费用比同步电机低；缺点是异步机功率因数较低，需配置电容补偿装置，但由于本工程中邦山泵站需要配置变频器，功率因数能满足电网要求。同步机主要优点是：电机效率及功率因数较高，起动时对电网冲击较小，缺点是每机多一套励磁装置，运行维护工作量稍大，同步机结构稍复杂，维护保养工作量稍大；一次性投资比异步电机大约10%左右，年运行费用比异步电机稍高。所以邦山泵站推荐采用异步电机。

邦山泵站水泵调速范围50%～100%，需选用变频器。邦山泵站选用变频器+变频异步电机的形式。

（2）电动机电压的选择

邦山泵站单机容量为710kW，10极，变频专用电机电压等级可选用690V、3.3kV、6kV或10kV。由于电机电压须与变频装置输出电压等级匹配，因此，现将两者一起作技术经济比较。

据多个国内外厂家资料，若以电动机与变频调速装置成套供应考虑，变频电动机电压对于各厂家可以采用10kV、6kV、3.3kV及690V四种或其中2~3种。

综合各厂家提供的变频器资料，拟以690V与6kV两个方案进行比较。两方案详见下表：

经济上方案一总投资约540万，方案二约660万，总投资方案一比方案二少120万。技术上两种方案均可行，经济上方案1占优。依此，推荐方案一，电动机电压等级为690V。

（3）电气主接线方案比选

根据泵站供电线路回路和装机容量等拟出两个电气主接线方案以作比较。方案一：双回路10kV线路供电，电动机电压母线为单母线接线。方案二：双回10kV线路供电，电动机电压母线为单母线分段带母联接线。

方案比选：方案一为双回路供电，一用一备，站内电动机电压母线为单母线接线，接线方案简单清晰，且设备投资较方案二少一台断路器。

方案二采用双回电源供电，站内电动机电压母线为单母线分段带母联接线。每回电源供一段母线。当其中一回线路发生故障时可以通另外一段母线的供电线路供全站机组，运行较灵活。

综合两个比较方案，考虑到泵站机组台数较少，容量不大（3x710kW，正常运行情况下两台机组运行，一台备用），且方案一简单清晰、投资略小。所以选定方案一作为该泵站的主接线方案。

通过机组方案比选，初步拟定电动机组为3台高压变频电动机组，运行方式为2用1备。邦山泵站10kV侧为一回架空进线及一回电缆进线形成双电源，一用一备，10kV母线为单母线接线。三台电机均为10kV母线直配电。为保障泵站重要用电设备在紧急情况的供电，设置一台柴油发电机组作为事故备用电源。

由于电子变频技术进步及元器件性能品质的提高，变频调速装置利用其本身配置的电容器、电抗器等元件，可使谐波分量限制到2%左右，变频电机出口功率因数能达到95%左右，无需再加电容补偿装置。综上所述，变频调速装置能够满足有关规程对谐波及功率因数的要求。

泵站站用电供电采用10kV母线上取一回10kV电源加一回0.4kV保安电源的供电方式。经过对厂用负荷进行统计，选用一台315kVA干式变压器降压至0.4kV作为主电源，当主电源发生故障或站用变检修时，为了确保泵站站内重要用电设备的可靠供电，另配一台400V，100kW柴油发电机组作为保安备用电源。

考虑到电机不运行时，系统仅对站用变供电，为使功率因素能够满足相关规程不小于90%的要求，在0.4kV站用电母线设一组无功自动补偿装置。

2.2华湖加压泵站

（1）电动机电压的选择

华湖泵站单机容量为355kW、6极、990r/min和560kW、6极、994r/min。电压等级可选用380V或10kV。

该容量高压电机价格高于低压电机，而且对380V、10kV两种接线方案进行简单比选后，考虑到本泵站有3台355kW的电动机，这个容量的电动机电压选用380V在经济上较10kV占优，可靠性高，且维护简单；虽然本泵站还有2台560kW的电动机，这个容量等级的电动机电压可考虑选用10kV，但是由于这两台是1用一备，正常工况下只有1台在运行。因此综合考虑，选用380V的方案简单清晰，投资省，国内电动机厂家的生产工艺成熟，因此选用380V电压电机。

（2）电气主接线方案比选

根据泵站最终电源回路数量和装机容量等拟出两个电气主接线方案以作比较。方案一：双回路10kV线路供电，电动机电压母线为单母线。方案二：双回路10kV线路供电，电动机电压母线为单母线分段带母联接线。

方案比选：方案一采用一回专线和预留回路形成双回路供电，两回路通过断路器接至降压变压器高压侧，一用一备。两回进线断路器互相闭锁。电动机电压为380V，电动机电压母线侧初拟为单母线接线。

方案二采用一回专线和预留回路形成双回电源供电，每一回路接一台降压变压器，电动机电压为380V，380V侧为单母线分段带母联接线。每回电源供一段母线。当其中一回线路发生故障时可以通另外一段母线的供电线路供全站机组。

综合两个比较方案，方案二可靠性及灵活性均比方案一略高，但由于装机容量不大，且方案二设备投资比方案一多了1台变压器和3台柜，所以，该泵站初步还是以运行简单方便为优先考虑，推荐方案一。

因此，华湖泵站的供电方式为：10kV电源为两回，通过主变压器降压至380V，电动机电压为380V，为单母线接线，5台电机接在同一段母线上。由于定速异步电机功率因素较低，须对其配置无功补偿装置，因此配置并联电容集中补偿装置，容量为500kvar，补偿后，电机的功率因数可达到0.95。

泵站设置一台站用变压器，供泵站内配电使用，接于泵站进线10kV侧。为保障泵站在紧急情况供电，另设置一台柴油发电机组作为事故备用电源。

为使功率因数能够满足相关规程不小于90%的要求，在0.4kV站用电母线设一组无功自动补偿装置

参考文献：

1水电站机电设计手册（电气一次）水利电力出版社1982年。