太浦河泵站電氣一次設(shè)計(jì)_secret

1、太浦河泵站電氣一次設(shè)計(jì)摘 要：本文介紹了太浦河泵站工程電氣一次設(shè)計(jì)中的電氣主接線、主要電氣設(shè)備選擇及電氣設(shè)備布置、接地設(shè)計(jì)等內(nèi)容。關(guān)鍵字：太浦河泵站 主接線 電氣設(shè)備 布置1 泵站概述 太浦河泵站是太浦河工程的重要組成部分，其等別為I等大（1）型規(guī)模，主要建筑物包括泵房、攔污柵閘、公路橋、進(jìn)出水渠、變電站等。泵站裝有單泵流量為 50m3/S、設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.69m、斜15軸伸式軸流泵及配套1600kW異步電機(jī)6臺(tái)，配套電機(jī)與水泵之間通過齒輪箱連接。設(shè)計(jì)總流量為300 m3/S。2 主接線及站用電接線設(shè)計(jì)根據(jù)泵站負(fù)荷容量及等級(jí)，確定泵站進(jìn)線為1路35kV進(jìn)線，經(jīng)隔離手車、計(jì)量 PT、CT及避雷器、母

2、線PT、進(jìn)線開關(guān)等至一臺(tái)35/6kV主變降壓至6kV，主變低壓側(cè)接6臺(tái)6kV高壓異步電動(dòng)機(jī)及1號(hào)站用變，采用單母線接線。為 保證站用電負(fù)荷的可靠性，泵站另有一路10kV電源經(jīng)負(fù)荷開關(guān)接2號(hào)站用變高壓側(cè)。站用電0.4kV側(cè)為單母線分段接線，1號(hào)站變主要負(fù)擔(dān)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的輔 機(jī)負(fù)荷，如稀油站，技術(shù)供水泵、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)閘門油泵等，2號(hào)站變主要負(fù)擔(dān)泵站照明、空調(diào)、檢修等負(fù)荷，兩臺(tái)站變通過0.4kV分段斷路器互為備用。對(duì)于比 較重要的負(fù)荷如消防供水泵、技術(shù)供水泵、稀油站等由兩段母線分別引一路電源在末端進(jìn)行自動(dòng)切換。在兩段母線上分別配置低壓電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償。在 35kV進(jìn)線處設(shè)高壓計(jì)量，在2號(hào)站變10kV

3、進(jìn)線處設(shè)高壓計(jì)量，對(duì)照明負(fù)荷在低壓側(cè)設(shè)單獨(dú)計(jì)量。3 主要電氣設(shè)備選擇3.1 配套電機(jī)3.1.1 容量及電壓等級(jí) 根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50265-97）第10.3.2.1條規(guī)定，主電動(dòng)機(jī)容量按水泵運(yùn)行的最大軸功率并留有一定的儲(chǔ)備，儲(chǔ)備系數(shù)宜為1.051.10。水泵最大軸功率N 軸 約為1300kW，則配套電機(jī)N電=（1.1N軸/96%）=1490kW（式中96%為齒輪箱效率）。按電機(jī)容量系列，選擇電動(dòng)機(jī)額定功率為 1600kW。對(duì)于相同容量相同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，10kV電機(jī)比6kV電機(jī)價(jià)格要高20%30%，二者的技術(shù)性能相近。泵站進(jìn)線電壓等級(jí)為35kV無論選用10kV或6kV電機(jī)均需要配置降

4、壓變壓器，因此選定電機(jī)電壓等級(jí)為6kV。3.1.2 同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的比較 在初步設(shè)計(jì)及招標(biāo)設(shè)計(jì)階段，配套電機(jī)選用的是同步電動(dòng)機(jī)，在施工圖設(shè)計(jì)階段，業(yè)主要求對(duì)同步電動(dòng)機(jī)及異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)比較后再作出選擇。經(jīng)過調(diào)研 及征詢一些專家的意見，得出：由于太浦河泵站在機(jī)組轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩方面無特殊要求，因此選用同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)都能滿足泵站正常運(yùn)行的要求。異步電動(dòng)機(jī)因 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在運(yùn)行、維護(hù)及可靠性方面要優(yōu)于同步電動(dòng)機(jī)。在價(jià)格上異步電動(dòng)機(jī)也比同步電動(dòng)機(jī)便宜。近年來，在上海地區(qū)的泵站工程中采用異步電動(dòng)機(jī)較多，運(yùn)行 部門已取得了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。綜合以上幾點(diǎn)，太浦河泵站最終選用了異步電動(dòng)機(jī)的方案。3

5、.1.3 補(bǔ)償方式對(duì)于泵站來 說，異步電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償有集中補(bǔ)償和現(xiàn)地補(bǔ)償兩種方式，太浦河泵站采用現(xiàn)地補(bǔ)償方式。集中補(bǔ)償在電動(dòng)機(jī)母線上并聯(lián)多組電容器，根據(jù)運(yùn)行的電機(jī)臺(tái)數(shù)和無功 功率投入不同組電容器。此種方式電容器組需配置高壓斷路器柜及自動(dòng)投切裝置，投資較大，因此未予采用。現(xiàn)地補(bǔ)償在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)機(jī)端并聯(lián)一組電容器，每次機(jī) 組投運(yùn)時(shí)電容器亦投入，根據(jù)計(jì)算，太浦河泵站每臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)需配備電容器360kVAR（額定電壓為6.6/3kV），能滿足在泵站正常水位變化范圍 內(nèi)電機(jī)功率因數(shù)達(dá)到0.9的要求。補(bǔ)償設(shè)備采用成套電容補(bǔ)償裝置，包括高壓熔斷器、避雷器、電容器、放電線圈、串聯(lián)電抗器等設(shè)備，由電機(jī)廠配套供應(yīng)

6、。3.1.4 起動(dòng)方式根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范10.5.1條機(jī)組應(yīng)優(yōu)先采用全電壓直接起動(dòng)方式，且母線電壓降不宜超過母線額定電壓的15。根據(jù)起動(dòng)壓降計(jì)算，在五臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行，第六臺(tái)機(jī)組起動(dòng)時(shí)母線壓降不超過15%，因此主電機(jī)采用全電壓直接起動(dòng)方式。3.1.5 額定參數(shù)電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)值如下;額定功率：1600kW;額定電壓：6kV;同步轉(zhuǎn)速：1000r/min;額定轉(zhuǎn)速：994r/min;額定功率因數(shù)：0.856;絕緣等級(jí)：F級(jí)（按B級(jí)考核）；外殼防護(hù)等級(jí)：IP23;冷卻方式：IC27;效率：96.1；堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：0.75倍額定轉(zhuǎn)矩；最大轉(zhuǎn)矩：1.98倍額定轉(zhuǎn)矩；堵轉(zhuǎn)電流：5.4倍額定電流。3.2主變壓器3

7、.2.1 容量根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范10.3.3條及附錄D的規(guī)定，主變壓器容量按下式計(jì)算：S=n（k，1）P1/K1/COS+P2K2其中：S 計(jì)算容量;P 電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）;P2K2 站用電負(fù)荷； 電動(dòng)機(jī)效率；COS 電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)；K1 電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù),取1.05。S=10100kVA。選定主變?nèi)萘繛?2500kVA，該容量同時(shí)滿足主電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)要求3.2.2 主變調(diào)壓方式 根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供的電壓波動(dòng)范圍，選擇無勵(lì)磁調(diào)壓難以滿足泵站供電要求，因此需選擇有載調(diào)壓變壓器。同時(shí)選用有載調(diào)壓變壓器可減少泵站正常運(yùn)行對(duì)當(dāng) 地電壓質(zhì)量的依賴，對(duì)電動(dòng)機(jī)的全電壓起動(dòng)也有利。經(jīng)調(diào)壓計(jì)算，確定主變壓器的

8、額定電壓為35422.5% / 6.3 kV，該電壓也經(jīng)當(dāng)?shù)毓╇姴块T同意。3.2.3 主變型式考慮到經(jīng)濟(jì)因素，主變未選用干式而選用油浸式變壓器，冷卻方式采用自冷式提高可靠性，降低噪音。同時(shí)主變選用S9系列節(jié)能變壓器，降低損耗及噪音。主變型號(hào)為SZ912500/35 。3.3 站用變壓器 對(duì)站用變壓器容量選擇原則為一臺(tái)站變退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能承擔(dān)重要站用負(fù)荷。結(jié)合工程的實(shí)際情況，重要負(fù)荷包括技術(shù)供水泵、稀油站、滲漏排水泵、工作 照明、二次設(shè)備等負(fù)荷，根據(jù)上述原則確定站用變壓器的容量為630kVA。站用變壓器選用SC10型環(huán)氧澆注干式變壓器。3.4 高、低壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜選用KYN型高壓開關(guān)柜

9、，開關(guān)柜內(nèi)配真空開關(guān)。低壓開關(guān)柜選用MNS型抽屜式開關(guān)柜，開關(guān)柜內(nèi)配低壓框架斷路器及塑殼斷路器。4 主要電氣設(shè)備布置 泵站主泵房南端為35kV變電所。變電所共五層：地下一層（3.5m）為電纜層，布置高低壓電纜及控制電纜橋架。出于美觀考慮，35kV及10kV電 源先用架空線引至泵站附近，再通過電纜由地下一層引至站內(nèi)。在地下一層進(jìn)、出水側(cè)近主泵房墻上各開一個(gè)電纜孔，至主泵房的電纜由此引入主泵房。 一層（7.0m）為配電裝置層，設(shè)主變室、35kV高壓配電室、6kV配電室及低壓配電室，分別布置主變、35kV高壓開關(guān)柜、6kV高壓開關(guān)柜及低 壓開關(guān)柜等設(shè)備。為便于低壓側(cè)接線，兩臺(tái)站用變與低壓開關(guān)柜并列布

10、置在低壓配電室內(nèi)。主變室下設(shè)主變油坑，容納100主變油量。主變35kV側(cè)通過電纜 與35kV高壓開關(guān)柜連接，主變6kV側(cè)通過共箱封閉母線與6kV高壓開關(guān)柜連接。二層（11.50m）為電纜夾層,主要布置控制電纜橋架。電纜夾層 及地下電纜層之間設(shè)電纜豎井，電纜沿電纜豎井內(nèi)橋架敷設(shè)。三層（14.50m）為二次、設(shè)備層，設(shè)中控室、繼保室、通訊設(shè)備室及計(jì)算機(jī)室等，布置泵站 UPS系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、控制臺(tái)等設(shè)備。中控室近主泵房側(cè)設(shè)落地窗，以便運(yùn)行人員從中控室瞭望機(jī)組。四層 （19.50m）為辦公層。主泵房水下部分分三層，分別為底板層、水泵層及安裝間層。底板層（6.50m

11、）布置有滲漏排水泵、檢 修排水泵等設(shè)備，各設(shè)備旁均設(shè)現(xiàn)地控制箱。水泵層（1.45m）進(jìn)水口側(cè)為輔機(jī)室，包括供水泵室、稀油站室、油處理室等，布置有消防供水泵、技術(shù)供水 泵、稀油站、濾油機(jī)等設(shè)備，分別設(shè)現(xiàn)地動(dòng)力箱及控制箱。主電動(dòng)機(jī)在水泵出水口側(cè)，向進(jìn)水口側(cè)向下斜15與齒輪箱連接。每臺(tái)電機(jī)旁布置現(xiàn)地LCU屏及機(jī)組 通風(fēng)機(jī)控制箱。在各臺(tái)機(jī)組隔礅上布置電纜溝，便于沿進(jìn)、出水口方向的電纜敷設(shè)。主電動(dòng)機(jī)出水口側(cè)為液壓?jiǎn)㈤]機(jī)室，布置有液壓閉機(jī)油泵及操組閥組。在油泵附 近布置油泵動(dòng)力柜及控制柜。為美觀需要，將六臺(tái)電容器補(bǔ)償柜分散布置在液壓?jiǎn)㈤]機(jī)室內(nèi)。沿液壓?jiǎn)㈤]機(jī)室頂布置6kV高壓電纜及啟閉機(jī)控制電纜橋架。至每臺(tái)

12、 主電機(jī)底6kV高壓電纜由變電站地下一層及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)頂電纜橋架敷設(shè)至主泵房，再經(jīng)電容器補(bǔ)償柜至主電機(jī)接線箱。進(jìn)水口輔機(jī)室上方（1.45m）為電纜 道及通風(fēng)機(jī)室。電纜道為主泵房電纜的主通道，內(nèi)布置動(dòng)力及控制電纜橋架。在每個(gè)機(jī)組段間電纜道墻上開電纜孔，電纜沿橋架引下至1.45m機(jī)組隔礅上的電 纜溝，再引至各設(shè)備。通風(fēng)機(jī)室內(nèi)布置主泵房排風(fēng)機(jī)動(dòng)力柜及控制柜。安裝間層（6.15m）主泵房北側(cè)為安裝間，布置檢修動(dòng)力柜一臺(tái)。沿主泵房四周一圈為 巡視走道，在出水口走道上方墻上設(shè)閘門現(xiàn)地控制箱，以便操作人員在操作時(shí)觀察閘門起落情況。距主泵房進(jìn)水口側(cè)70m左右為攔污柵閘，布置有13臺(tái)清污機(jī)及1臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)。設(shè)動(dòng)力柜、集中控制柜各1臺(tái)，每臺(tái)設(shè)備均隨機(jī)帶有控制箱。5過電壓保護(hù)及接地裝置為防止雷電侵入波引起的過電壓，在35kV母線及6kV母線上均裝設(shè)一組避雷器保護(hù)。同時(shí)為防止真空開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生的操作過電壓對(duì)設(shè)備的絕緣特別是主電動(dòng)機(jī)的絕緣造成威脅，在每個(gè)真空開關(guān)回路均裝設(shè)過電壓保護(hù)裝置，保護(hù)裝置用氧化鋅避雷器，采用四星形接法。 泵站的接地系統(tǒng)采用聯(lián)合接地的方式，工作、保護(hù)及防雷接地合用一個(gè)接地系統(tǒng)，工頻接地電阻值按1設(shè)計(jì)。整個(gè)接地電阻由人工接地體及自然接地體組成， 并盡可能利用利用自然接地體。主要利用水工建筑物底板的鋼筋網(wǎng)，在底板鋼筋網(wǎng)敷設(shè)由接地扁鋼組成的網(wǎng)格與鋼筋網(wǎng)焊接。這些水工建筑物包