泵站电气设备优化改造技术及案例分析

刘洋洋

（山东大禹水务建设集团有限公司，山东 济南）

前言

泵站作为电（热）能与水能转化的重要工具，在城市供水、水力发电以及农田灌溉等方面具有十分重要的作用，在我国社会经济发展、农业灌溉、城市建筑建设等方面发挥着重要的作用[1]。近年来，随着运行时间的加长，以及建设水平的不足，越来越多早期建设的泵站中电气设备开始出现问题，尤其电缆部分，存在线路老化、防水措施失效等问题[2-3]。面对上述情况，为进一步保证泵站中电气设备安全，需要对泵站电气设备进行优化，基于此，本研究对泵站电气设备优化过程的要点进行研究，以期明确泵站电气设备尤其电缆整理部分的优化设计要点，提高线管工程质量，具体研究内容如下。

1 工程简介

某工程为南水北调东线胶东输水干线上的重要调蓄水库，主要任务是调蓄南水北调东线分配给济南章丘滨州和淄博等城市的用水量，是国家重要水源地。项目泵站设2 台TL900-16 型900 kW 同步电动机，2 台YL560-10 型450 kW 异步电动机，额定电压均10 kV 泵站总装机容量2 700 kW。主要建筑物包括入库泵站、变电设施、分水闸、出水闸、出（入）库闸、放水洞和排渗泵站工程。该工程已投入运行8 年，设备、设施存在严重的老化问题；随着国家对安全生产的重视和电气技术的发展，泵站、闸站现有电气设备、设施不能满足现有规范的要求，继续改造。

电气系统作为该工程的心脏，是输水工程的基础设施和输水安全的基础保障[4]。为排除安全隐患、进一步提高工程运行管理规范化、标准化水平，需要在不影响南水北调工程的正常运行的前提下对南水北调东线一期工程参控建筑物电气系统、自动化系统、视频系统、消防系统的相关盘柜和线缆进行整改。

2 电气改造技术要点

2.1 本工程泵站电气设备存在的主要问题

（1） 泵站存在电缆老化问题，尤其电缆接头处，出现电缆接头保护层脱落现象，除此之外本工程设计较早，后续设备添加过程导致现状电气设备接地系统不完善，泵站整体电气设备存在安全隐患。

（2） 泵站内部电缆沟、桥架内存在多条电缆层叠混放，导致电缆之间存在电磁干扰和散热不良等问题。

（3） 电缆井、电缆沟道由于建设时间较早，出现了渗水现象，存在很大的安全隐患。

（4） 盘柜内线缆接头保护不全，容易断线或短路，造成设备损坏。

（5） 现有消防设施不满足现行防火消防要求。

（6） 线缆布放不合理、标识缺失，日常维护不好开展，将不可避免的造成设备稳定性差、设备故障率增加等情况。

2.2 泵站电气改造设计要点

本工程存在的主要问题为电缆老化及保护层脱落问题，针对该问题需对电缆重新进行设计和铺设，在进行电缆设计时，需要按照下式对电气系统中电缆设备所允许的最小截面进行计算：

本工程主要是对现有电缆进行检查、更换并进行重新铺排，在进行电缆穿管铺设时，需要对所允许的最大管长进行计算，确保电缆穿管敷设时所允许的最大管长应小于电缆自身的抗拉强度和侧向压力强度，可表达如下：

2.3 电缆整理流程

图1 为高压电缆整理流程，电缆整理过程如下文所示。从图中可知，在进行电缆整改过程中，重点内容如下：

图1 电缆整理改造工作流程

（1） 首先需要对现状电缆进行拆除，拆除过程中应按照相关要求对芯线进行逐根拆除，拆除后将段子及插件进行紧固，防止零件掉落，拆除过程中垂直桥架以及电缆沟等位置电缆应按照相关要求逐步拆除，尽量避免电缆外包皮损坏[5]。

（2） 拆除后的电缆应进行检测，不合格电缆应进行报废处理，符合要求的电缆应进行保护处理，并妥善安置，由专人进行看管。

（3） 铺设过程中要严格按照相关标准进行操作，各部位的铺设应按照相关特点进行，电缆通过桥架以及机柜内应进行捆轧作业，同时要在电缆线路的接头以及首尾段、常见位置等进行标识，避免再次混乱。

2.4 本工程电气设备改造主要要点

针对工程现状，本工程中电气设备的改造要点如下：

（1） 电缆要求，导体为退火铜线，导体紧压系数不小于0.9，导体表面光洁、无油污、无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边，以及凸起或断裂的单线。绝缘采用XLPE 绝缘料，绝缘材料厚度应符合相关规范要求，以低压电缆为例，电缆绝缘标称厚度见表1[6-7]。

表1 低压电缆交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘标称厚度

（2） 对各站点接地网、杆塔接地及各类设备与接地网之间的接地电阻进行测量，接地电阻值的要求电气设备接地电阻值1 Ω。不合格电阻值的处理方法：检查设备接地线间、接线端子与接地线接触是否良好，接触面是否存在污渍，设备面漆或接地线镀锌层未打磨等降低导电性的现象[8-9]。若存在，采取清洁污溃、打磨设备面漆或接地线镀锌层等措施，确保接地端子接触面导电性能良好。

（3） 电缆沟防水处理，本工程过程中需对原有电缆沟内电缆支架移除、接地排移除换新。对原电缆沟漏水点进行排查，除标准防水流程外，电缆敷设完毕后再对预埋口穿电缆位置进行防水处理，填充多余空间，粉刷防水材料，再用脂肪酸防水素浆找平。电缆沟防水处理见图2。

图2 电缆沟内防水示意

（4） 铺设完成后应对系统进行检查调试及试运行。静态调试在所有线缆和桥架整改完成后，对所有涉及线缆整理的设备和系统进行接线检查，接线无误后各系统通电检查各信号、状态指示是否正常。

3 结论

本研究以实际工程为研究对象，分析泵站中电气设备的优化改造技术要点，所得结论如下：

（1） 分析泵站电缆设计过程中电气系统中电缆设备所允许的最小截面、电缆穿管敷设时所允许的最大管长等内容。

（2） 明确了泵站电气设备改造技术要点以及电缆整理流程，并对实际工程中电气改造要点进行阐述，进一步论证所得结论。本研究内容对后续泵站电气设备优化改造工程的开展具有一定借鉴意义。