中部城市引松供水工程鹅头岭泵站电气部分优化设计经验总结

摘 要：设计人员应注重优化设计方案,电气专业在确定主接线时必须进行充分论证.对分期过渡工程注意永、临结合问题.

关 键 词：优化设计直配线防雷投资工期

中图分类号：TU991文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0096-01

鹅头岭泵站为中部城市引松供水工程中的一个支线工程,是我省六个重点水利项目工程之一.该泵站装机800kW机组两台,一台工作,一台备用,系统供电电源电压为10kV.

在此工程设计中,我们十分重视对设计方案的优化问题,认真贯彻执行目前国家积极倡导的“节能减排”的文件精神.立足为业主提供一个技术先进、性能可靠、运行稳定、经济指标优越的工程.此工程的设计,我们主要解决了两个关键问题：一是优化电气主接线,取消泵站降压变电站,采用直配线供电方案.二是对泵站装机的临时方案过渡到永久方案进行优化设计.

1优化电气主接线,取消降压变电站,采用直配线供电

电力系统对本泵站的供电电压等级为10kV.如果泵站电动机机端电压采用6kV,那么与之配套的设计方案就是需要将10kV电压降到6kV,即该泵站必须设有变电站,设置降压变压器及变压器高、低压侧相应的断路器、隔离开关及电流互感器、电压互感器以及相应的二次控制保护设备.

此方案特点有几下几点.

优点.

（1）因泵站设有主变压器防雷要求相对简单.

缺点.

（1）泵站电机机端电压与系统供电电源电压等级接近,设置变电站合理性差.

（2）高压开关柜及二次控制保护屏的数量明显增多,使控制保护系统变得复杂,设备投资加大,操作、维护复杂,同时也降低了系统运行的可靠性.

（3）增加了土建占地面积.

（4）加大了现场运行维护人员的工作量.

（5）由于采用了主变压器电能损耗大幅增加.

（6）设备投资显著增高.

针对上述特点,我们在确定机端电压时结合进线电压等级进行了充分论证.800kW机组采用10kV电压等级比采用6kV电压等级每台高出3万元左右,可见机组差异较小.具体方案比较为：采用10kV直配线供电方案,可节省一台2000kVA有载调压主变压器；减少一回主变高压侧10kV间隔及一回主变低压侧6kV间隔；由于取消了主变压器则不需在户外设变电站,节省了占地面积；6kV和10kV高压开关柜数量和二次控制保护盘的数量将明显减少,缩小了厂房尺寸；电缆可节省三分之一；由于取消了主变压器使二次控制保护方案大为简化,泵站运行的可靠性和灵活性将明显提高；运行、维护操作程序变得简单；维护工作量减小很多.

由于目前金属的大幅度涨价,变压器和电缆涨幅几乎翻倍.仅电缆一项就可节省原投资的三分之一左右.取消了主变压器使每年节省的变压器损耗资金达22万元.减少变损是目前国家强力推广的“节能减排”的要求.经过详细的技术经济比较,采用直配线供电方案后,整个工程仅电气部分投资就可节省140万元（有载调压变压器30万元,10kV间隔20万元,6kV间隔18万元,电力电缆和控制电缆部分50万元,电能损耗22万元）,这里尚不包含土建部分投资、安装费及年运行费用等；同时每年运行人员维护工作量都将大大降低；随着主变压器及其对应的一、二次设备以及相应的控制保护设备的减少,使系统的运行操作更为安全、灵活、方便,设备故障的机遇将会明显降低,有效的提高了泵站运行的可靠性及灵活性.可见机端电压采用10kV方案技术合理,经济指标明显优越于6kV方案.

2采用直配线供电方案后对于泵站防雷的优化设计

采用直配线供电方案随之而来为设计部门带来了比较棘手的就是直配线的防雷问题.

按照规范规定：1500kW及以下电机防止直击雷保护需在电动机中性点上装设阀式避雷器；在机端母线的每一相上装设一组避雷器及0.25～0.5微法的电容；在直配线进线端设两组避雷器,同时要求第一组避雷器距机端母线电缆长度为30～50m,第二组避雷器距第一组避雷器距离为50～100m.

由于该工程征地困难,致使进线段必须采用电力电缆暗敷于地下,长度达到920m,严重超出了规范规定的防雷保护段电缆长度要求.因为进线段带金属外皮的电缆具有限制雷电流峰值及分流的作用.但电缆的长度又不能太长,否则雷电流波头在电缆中反复叠加,如不能正常泄放,最终可能会导致电缆绝缘击穿,引发电气事故.

针对这一情况我们进行了大量的调研工作,向防雷专家咨询,并多次到现场进行实地考察,但当时现场已按电力主管部门的意见提前将10kV进线段电缆敷设完毕,且每段电缆间距按230m远设一个接线箱.这就造成了我们已经确定的设计方案无法实施,经过反复论证我们提出了在每段电缆连接线箱内设一组氧化锌避雷器,其他参数经详细计算后确认满足要求,从而有效的解决了该泵站直配线的防雷问题.

3对装机容量由临时方案过渡到永久方案的优化设计

在工程设计接近尾声时,业主根据用户急需用水的要求,提出将800kW机组换成400kW临时机组,且要求提前3个月时间投入运行,运行2个月时间后再将小机组拆除,装上800kW机组.这是一个比较复杂的问题.如果大、小机组采用两套装置,不但浪费资金,更主要的是有些设备生产厂家再重新进行加工制造在时间上根本来不及,我们必须从现有已经订货的设备上做文章,使其即满足临时机组运行方案又能满足永久性方案的要求.对此我们做了大量工作,对每个设备都逐一进行了重新的复核及校验工作,保证了设计方案在大、小机组两种运行工况下均可采用同一套电器设备.这样,即节省了设备投资,同时又避免了更换设备所需的时间、缩短了施工、安装、调试的周期.使得工程得以提前完成.

4设计体会及经验总结

该工程投入运行已三年,实践证明,采用的直配线供电方案和对装机容量由临时方案过渡到永久方案进行的优化设计,是十分正确和合理的,现场运行安全、可靠,操作方便,维护简单.

通过优化设计方案,为业主节省了很大一笔投资,大大缩短了施工安装工期,减少了运行维护人员的工作量,每年都将为业主节省电费22万元左右.三年来,泵站运行状况良好,发挥了巨大的经济效益,业主对此十分满意.

通过这一工程设计,我们深深感到：设计部门在设计过程中必须时刻为业主着想,注重优化设计方案,这一点至关重要,因为一个好的设计成果不但会保证工程安全可靠的运行、为业主节省大量投资、缩短施工工期、使工程早日发挥其经济效益,同时对于推进科学技术进步、促进专业技术水平的发展都将有着重要而深远的意义.