深圳地区某排涝泵站电气供配电系统方案设计

（深圳市水务规划设计院有限公司深圳市518000）

深圳地区某排涝泵站电气供配电系统方案设计

李文萍

（深圳市水务规划设计院有限公司深圳市518000）

文章结合深圳地区电网情况和某排涝泵站电气供配电系统方案设计特点，介绍配电系统中供电电源、电气主接线、无功补偿装置、主要电气设备选择、电机起动方式等相关内容。阐述深圳地区排涝泵站方案设计阶段的一些注意事项和设计方法，对类似泵站电气一次系统设计具有一定参考意义。

深圳地区排涝泵站电气一次系统

引言

排涝泵站用电负荷等级为二级负荷，特别重要排涝泵站应为一级负荷，而地区电网对电气一次系统设计要求又有一定差异，本文对深圳地区电网情况，对其中一座排涝泵站的电气一次系统方案设计进行简要介绍。

排涝泵站主要用电设备情况如下：泵站装有4台潜水排涝泵，配套三相异步电动机额定功率为1250kW，额定功率因数0.83，额定电压为10kV，四用。380V用电设备主要有水闸、站区排污泵、生活用电，总功率约为200kW。

1 设计内容

1.1 供电电源

该泵站为前海排涝片区特别重要的排涝泵站，按照《城镇排水系统电气及自动化工程技术规程》供电负荷等级定为一级负荷。泵站采用2路10kV电源供电，2路互为备用，另设置应急备用电源为消防等重要负荷供电。

根据深圳的供电网络情况，该泵站附近5.5 km内有110/10kV（2×630MVA）变电站1座。10 kV电源可从该变电站两台主变10kV母线上分别引出一回路10kV专线电缆作为泵站的主备供电电源。根据深圳供电部门和电缆压降及热稳定要求，电缆型号选择为ZR-YJV22-8.7/15kV-3× 300mm2。

1.2 电气主接线（图1）

泵站电机为高压10kV电机，380V低压设备用电量很少，因此不设主变压器。泵站10kV采用单母线分段接线，Ⅰ、Ⅱ段母线各有2台电动机组，2组电容无功补偿装置，1台站用变压器。0.4kV采用单母线分段接线，两台站用变压器互为备用，同时为满足汛期河道泄洪要求，设置1台柴油发电机作为泵站的重要负荷应急供电电源。

图1 10kV电气主接线图

1.3 站用变

站用电总功率为200kW，单台电机功率均在30kW以下，根据各用电设备的需要系数0.8和功率因数0.8计算，计算负荷Pjs=160kW，Sjs=200 kVA。从节能角度考虑，变压器负载率控制在（0.6～ 0.7）之间最为经济。因此变压器容量选择315kVA，变压器负载率为0.63。

1.4 无功补偿装置

（1）泵站主要用电设备为10kV高压电动机，应在高压侧对电机就地补偿，减少无功损耗。根据10kV电机P=1250kW，cosφ1=0.83，η=0.95，补偿后功率因数cosφ2=0.92，计算无功补偿容量如下：

考虑产品实际规格，每台电动机就地无功补偿装置的容量选择为400kvar。

（2）低压设备单机功率较小，采取低压集中补偿方式。无功补偿容量应根据用电设备和变压器容量进行选择。根据用电设备功率：

Pjs=160kW，cosφ1=0.8，补偿后功率因数cosφ2= 0.92，计算无功补偿容量如下：

变压器容量为315kVA，根据深圳电网要求，变压器无功补偿率要求q≥0.375，则无功补偿容量应为118kvar。

考虑产品实际规格，选用120kvar的低压集中无功补偿装置。无功补偿装置采用分步自动投切，共8组，每组容量为15kvar。

1.5 主要电气设备的选择

1.5.1 变压器

站用变压器根据泵站电动机和站用电的总计算负荷，以及电动机起动和运行方式确定，变压器选型为SCB11-315，10/0.4kV。

1.5.210 kV开关柜

泵站电机采用10kV电源直供，根据《泵站设计规范》，电动机母线应装设相应保护，故10kV开关柜选用金属铠装中置柜，柜内高压电器设备按短路稳定校验。

1.5.3 0.4kV开关柜

0.4 kV开关柜可选用可靠性高、检修方便的MNS型抽屉柜，柜内各开关按照短路动、热稳定校验。

1.5.4 高压电器和导体短路稳定校验

根据《导体和电器选择设计技术规定》进行设备选择，高压电器设备和载流导体除按正常工作条件进行选择外，还需按短路条件进行峰值耐受电流和短路时耐受电流校验。

根据深圳供电局提供的现有及规划资料，各变电站系统最大运行方式下10kV母线上短路电流设计一般为31.5kA，实际运行为25kA，取31.5kA计算，高压侧短路容量为572MVA。三相短路电流计算采用标幺值法，计算基准容量为Sj=100MVA，泵站计算网络正序阻抗图见图2，三相对称短路电流计算成果见附表。

图2 泵站短路电流计算网络正序阻抗图

附表泵站三相对称短路电流计算成果表

根据计算结果：

10kV断路器选择真空断路器，额定电流：（进线）1250A，（馈线）630A；额定开断电流：31.5kA。

母线采用铜质，规格为100×10mm，竖向安装。母线最大允许应力为170MPa，满足跨数大于2时的母线应力。

1.6 电动机起动方式

按电力系统自小运行方式下，其余电动机运行正常后，最后一台最大的电动机起动的不利组合方式进行计算。

△ustm经计算小于15%，采用直接起动方式。

380V电机功率均在30kW以下，小于变压器容量30%，采用直接起动。

2 结语

泵站电气设计应在满足《泵站设计规范》、《城镇排水系统电气与自动化技术规程》等相关规范的条件下，根据泵站实际用电负荷情况和地区电网情况确定电气主接线、电气设备选择和校验、无功补偿装置选择计算等，确定经济、可靠的供配电系统设计方案。

[1]GB50265-201.泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

[2]CJJ120-2008.城镇排水系统电气与自动化技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[3]GBT50065-2011.交流电气装置的接地设计规范[S].北京:中国计划出版社，2012.

[4]任元会,卞铠生.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社，2005.

2017-02-28）

李文萍（1985-），女，四川长宁人，大学本科，工程师，研究方向：电气自动化。