全地下式雨水泵站电气设计

黄文文

摘 要：随着城市的发展，人们对城市景观要求越来越高，建设于城市内的泵站要求采用地下式，不但整个泵房设置地下，配电设施也要求完全设置于地下，对电气设计提出了一些新的要求和难点。本文以某雨水泵站的为例探讨全地下式泵站的电气及自动控制系统设计。

关键词：全地下式泵站 电气设计 控制系统

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

引言

本工程泵站位于哈尔滨松北大道与江湾路路口西北侧，负责即将建成的江湾路下穿通道的汛期排水，江湾路为哈尔滨市政府要道，泵站周边景观要求较高，要求整个泵站不能存在突出的构筑物，地面上仅有吊装孔及闸门启闭机操作设备。

1、 主要负荷

本泵站主要负荷为三台55kW潜水离心泵，其他较小负荷有1台1.1kW排积水用潜水离心泵，3.7kW粉碎性格栅，两台手电两用启闭机，分别为0.75kW及0.37kW，所有设备均为380/220V。

2、 电源设置

该泵站服务于重要道路下穿通道，为了保障安全，按二级负荷设置电源。由电力部门提供两路380/220V进线，一用一备，电力电缆埋地引入泵房。380V侧采用双电源单母线不分段的结线方式，两路电源互为备用，两路电源进线开关采用二锁一钥匙机械联锁。

3、 配电室布置

传统的雨水泵站配电装置一般设置于泵房地面建筑内，本工程泵站处于较繁华地带，周围景观要求较高，对泵站用地限制较大，因此配电室必须与泵站布置紧密结合，基于这些要求，充分利用泵房的内部空间，于主泵房内部正上方，设置一处配电室，这样既缩短水泵电缆长度，方便出线电缆敷设，又合理利用空间。配电室内设置4台低压配电柜，其中1台为计量柜；考虑水泵的功率因数，设置1台进线补偿柜，补偿后功率因数不小于0.9；设置2台出线柜，其中一台为3台主泵控制柜，另一台负责其他较小电源。考虑泵房的紧凑设置，节约用地，配电室兼做控制室，设置1台PLC控制柜。控制柜与配电柜并排设置。配电室为地下阴暗处，为方便工作人员进出及检修，沿墙壁设置照明及插座设备，配置一台照明配电箱。

图1 泵站平面布置

4、 设备及人员进出

配电柜高度为2200毫米，长宽为800X800，考虑配电室内设备的进出，于配电室顶板距离配电柜正上方3米处设置一处设置吊装孔，同时作为人员进出口。这样保证了吊装孔一旦发生漏水不至于产生电气故障。

5、 配电室防水

基于配电室完全处于地下，为了防止渗水，泵房顶板高于地面0.5米，同时对结构防水要求较高，结构对顶板及侧墙均采取了附加防水层的措施。电缆进出墙壁需做好防水处理，设置防水堵塞。考虑万一发生渗水，配电室底板设置一定的泄水孔。地下配电室处于潮湿环境，对电气设备的防水要求较高。配电柜的相对于普通配电柜应采用更加高的防水标准，要求配电配电柜防护等级不低于IP36。照明及插座等设备防水等级不低于IP46。

6、 泵站控制系统

（1）雨水泵站的工艺流程

雨水由进水口流入集水井，进水量由进水闸门控制。进水闸门根据集水池水位及出水井的液位自动调整闸门开闭，保持液位正常。雨水经进水闸进入安装有格栅除污机的集水池，格栅在前后液位差或者时间间隔达到设定值后自动粉碎集水池的杂物。雨水经格栅机流入泵坑，安装在泵坑的水泵根据液位控制自动运行。经水泵提升后的雨水流入出水井方向。当进水量过大或是出水不畅时，出水口的液位达到倒灌液位，雨水从出水口流回泵坑。与此同时，进水闸将关闭，控制进水量。在整个工艺过程中有进出水闸门，格栅机，水泵及配电设备。

（2）仪表设置

根据工艺要求，泵站主要根据液位进行控制，泵房格栅前设置一套一体化超声波液位计，泵房集水井各设置一套一体化超声波液位计及一套浮子开关。

（3）控制系统

泵站控制系统采用PLC控制，PLC的数字输入模块采集水泵的运行/停止，格栅的运行/停止，闸门开闭，浮子开关的启停泵液位等信号。数字输出模块主要为水泵的运行/停止，格栅的开闭，闸门的开闭等信号。模拟量主要采集超声波液位计的液位信号，水泵的电流，进线柜的电流及电压等。

（4）泵站监测内容

泵站的进水水位

泵组的状态、工况，单泵电机电量参数

格栅除污一体机、电动闸门的状态、工况

电气主要回路的状态、保护动作、电量

（5）泵站控制对象

泵组的启动与停止

格栅机的启动与停止

电动闸门的开启与关闭

（6）泵站运行控制方式

泵站就地控制具有手动、自动二种模式，模式的切换在泵站控制室就地控制系统的控制操作界面上进行。手动模式下，泵站就地控制系统的操作面板获得控制权，操作人员可手操键盘控制泵组和其它机械设备。自动模式下，泵站就地控制系统根据液位、污水流量、泵组状态自动启动和调整适当数量的泵组，根据格栅前后液位差（由PLC计算）自动启动格栅除机及关联设备，并随时检测和处理各泵组及机械电气设备的运行状况，在故障或事故发生时给出报警。

泵站内各工艺设备设手动与自动两种工作模式。模式的转换在现场控制箱（柜）上进行，手动模式下，泵站就地控制系统对该设备的自动控制被切断，检修、操作人员可以操作现场控制箱（柜）上的按钮，控制设备的运行；自动模式下，设备由泵站就地控制系统直接控制。

7 结束语

全地下式雨水泵站结构紧凑，占地面积小，上部大部分面积可用于景观绿化等，给城市的面貌带来新的特点。但是由于其全地下式的结构，给电气设计带来新的要求，对控制系统的可靠性提出了更高的要求，实现无人值守的自动运行模式，降低泵站的维护运行成本。

参考文献

[1] 胡龙，地下式雨水泵站设计中应注意的问题，给水排水，2010.3

[2] 吴光辉，雨水泵站电气自动化设计探讨，机电信息，2012.9