某年产1 500吨螺旋藻养殖场供配电设计浅析

李凌亚（云南省建筑材料科学研究设计院有限公司 云南 昆明 650221）

0 引言

该养殖场紧邻某高原碱性湖泊，利用湖内天然碱性水养殖螺旋藻。养殖区占地面积约100万m2。单台用电负荷小、数量多、大面积均匀分散，是该生产线供配电设计难点。

1 螺旋藻养殖流程分析

螺旋藻养殖流程简图如图1所示。

图1 养殖流程简图

（1） 利用清水泵将天然碱性湖水经管道提至高位清水池中；

（2）高位清水池、高位盐水池内的水在重力作用下经养殖池进水管流入低位养殖池进行螺旋藻养殖；

（3）螺旋藻养殖成熟后，螺旋藻液在重力作用下经藻液采收管流入低位调节池；

（4）调节池内藻液由藻液提升泵提至高位采收池，清洗调节池产生废水排至废水池；

（5）藻液由采收池在重力作用下流入采收车间，经采收设备采收螺旋藻；采收完成后的碱性水可多次重复利用进行养殖，在重力作用下经养殖池进水管流入低位养殖池进行下一次养殖；在多次重复使用后达不到养殖要求的碱性水在重力作用下经废水管流入低位废水池，再经中水处理设备处理后提至中水池，作为厂区绿化灌溉等用水来源；

（6）采收设备采收下的螺旋藻输送至干燥车间经干燥设备进行干燥；

（7）螺旋藻干燥完成后运送至仓储储存。

2 养殖场总平面布置图概览

本项目厂区西北侧毗邻天然碱性湖，往东南方向地势逐渐升高，清水池、盐水池、采收池、中水池设置于厂区东南方向地势最高位置，清水、盐水、回流藻液、采收藻液、废水、中水沿东南至西北方向利用高差自然流下至养殖池、调节池、废水池等。厂区总平面布置图如图2所示。

图2 厂区总平面布置图

一期区A B C D E F G H I J K L—池1 0 8 8 6 6 8 8 8 4 8 8 8—二期区 A B C D E F G H I J K L M池 8 6 8 8 4 8 8 2 8 1 0 7 8 8

厂区养殖池根据地形条件分两期，一期分为12个区，每区4～10个池不等，小计92个养殖池；二期分为13个区，每区4～10个池不等，小计93个养殖池；全厂养殖区共计25个区，185个养殖池。

3 供配电设计

干燥车间、采收车间、采收池、盐水池、中水池、3#清水池、仓库所处位置集中，在干燥车间旁设置一台变压器向上述各车间作放射式供电，常规设计，此处不做过多叙述。

重点陈述养殖区供配电设计思路。厂区185个养殖池的占地面积达到约55万m2，合理、经济的供配电及控制方案，是本项目电气设计必须解决的难题。

3.1 养殖池用电设备梳理

为满足螺旋藻养殖水体持续流动性需求，将单格养殖池分为4格，呈环形通路，并在养殖池两端分别设置2台电机带动的水车，利用水车打水使水体沿环形通路流动，并可根据养殖情况变频调速调整水体流动速度。分别沿一期A区～D区、一期E区～H区、一期I区～L区、二期A区～B区、二期C区～E区、二期F区～H区、二期I区～J区、二期K区～L区、二期M区右侧（进水侧）东南至西北设置养殖池进水管、藻液回流管、营养液浓盐水管，各管道分别设置支线管道（配电动蝶阀控制开闭）进入途经的单格养殖池；左侧（出水侧） 东南至西北设置废水管、藻液采收管，各管道分别设置支线管道（配电动蝶阀控制开闭） 进入途经的单格养殖池，其中，为使养殖池内水体排空，废水管及藻液采收管需分别设置两根支线管道（分别配电动蝶阀控制开闭）进入单格养殖池。为满足螺旋藻养殖气温需求，养殖池上建薄膜大棚，并在大棚两侧各设置一台电动卷膜机升降大棚两侧薄膜，调节通风，达到控制棚内温度的目的。

单格养殖池平面布置如图3所示。

图3 单格养殖池平面图

通过上述梳理，单格养殖池用电设备清单如表1所示。

表1 单格养殖池用电设备清单

电动蝶阀、卷膜机电机功率很小，且同时系数很低，负荷计算时忽略不计。

3.2 10/0.4kV变压器的设置

183个养殖池的用电设备分布远远超出380/220V供电半径允许范围，必然需要多台分布于厂区内的10/0.4kV变压器对各380/220V用电设备供电。

单格养殖池用电设备位于养殖池两端，相距150m，若单格养殖池用电设备均由同一0.4kV母线配电，势必造成供电线路过长，无论是电缆采购的一次投资还是后期运行的持续线损，均是极其不经济的做法。结合上述因素以及供电半径的限制，养殖区设置10/0.4kV变压器及其供电范围如表2所示。

表2 养殖区设置10/0.4kV变压器及其供电范围

养殖区共13台10/0.4kV变压器，分设在上述供电范围中心位置，厂区道路旁绿化带内，向各自供电范围内用电设备供电。

3.3 配电室的设置及配电系统图的设计

首先考虑在设置10/0.4kV变压器处新建变配电室，内设变压器及MCC柜向供电范围内用电设备作放射式供电。按此方案设计，供电范围最大的TM9，10/0.4kV母线上多达30多台MCC柜，造成配电室占地面积极大，且因供电范围内用电设备数量大，带来配电室电缆出口的电缆数量极多，电缆敷设难度大，电缆长度巨大等一系列问题。集中在10/0.4kV变压器所在位置对供电范围内用电设备放射式配电不合理，必须考虑相对分散的配电方式。结合每个养殖池用电设备都有相同的用电设备，将MCC柜作为集中配电的最小单元，确定如图4所示单格养殖池进水侧、出水侧MCC柜配电系统图。

图4 单格养殖池进水侧、出水侧MCC柜配电系统图

单格养殖池两端均为圆弧，充分利用两个圆弧之间的空地作为配电室，内设4（2）台MCC柜，向邻近4（2）个单格养殖池进水侧或出水侧设备作放射式供电。为避免养殖池大棚内水汽对电气设备造成影响，建造封闭式配电室，向大棚外侧开门并留有通风口。配电室布置如图5所示。

每个配电室需一回进线电源，进线回路作树干式向4（2）台配电柜供电。

按此方案设计，以供电范围最大的10/0.4kV变压器TM9为例，TM9供电范围内共设11个配电室，TM9共设11个出线回路，配电至11个配电室，再由11个配电室内4（2）个配电柜，向各自邻近养殖池用电设备供电。

3.3 仪表及自动化配置

每个养殖池设一个温度测点用于调整大棚两侧薄膜升降调节通风达到最佳养殖温度；

图5 配电室布置图

该项目按上述供配电方案设计后，每个配电室内设置一台远程IO柜，向上通信至每台变压器供电范围内设置的一台CPU柜，各CPU柜经光纤通信至厂区中控室，可在中控室内对全厂用电设备远程操作。

4 结语

按上述设计思路，全厂涉及的养殖区370台MCC柜，设计为进水侧、出水侧两种柜型，大大简化配电柜成套制造难度，方便项目建设期间电气柜安装、调试，有利于后期使用维护。全厂养殖区10/0.4kV变压器-小区域配电室-用电设备的三级配电，极大简化配电系统，节省大量电缆，充分利用空间，配电室不再新增占地。

对于这一类非常规项目的配电设计，面对供电范围极大的困难，充分利用项目用电设备功率小、类型少的特点，运用小范围集中配电，实现类模块化配电系统设计，达到合理、经济的设计目的。目前项目已建成运行，运行情况良好。