再生水厂初步设计说明.docx
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再生水厂初步设计说明
9电气设计
工程概述
昌平区未来科技城再生水厂工程，近期再生水水处理设计规模：
8万m3/d，远期总处理设计总规模：
11万m3/d。
处理厂内主要生产构筑物包括进水泵房、粗格栅间、沉砂池及细格栅间、调节池、生物池、污泥泵房、鼓风机房、二沉池、生物滤池超滤膜池、浓缩脱水机房、加氯加药间等构筑物，还包括变配电室、综合办公楼、热泵机房、机（电）修间、食堂及附属构筑物等设施。
厂区电气设计包括：
厂区内10kV高压配电系统、10/变配电控制系统、全厂照明系统、线路敷设及防雷接地系统。
设计分界
以处理厂内设置的10kV进线分界环网柜出线侧电缆终端头为界，其以下部分为本设计内容，以上部分属于本工程外电源设计范围。
设计标准、规范
《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-2008）
《电力装置的电力测量仪表装置设计规范》（GB/T50063-2008）
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
《建筑物防雷设计规范（2000年版）》（GB50057-94）
《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）
《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）
《控制室设计规定》（（HG/T20508-2000）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）
《3－110kV高压配电装置设计规范》（GB50060－92）
《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）
《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303－2002）
《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》（GB50254-96）
负荷等级及供电电源
污水处理厂负荷等级为二级，采用两路10kV电源供电，一路专用，一路备用，每路电源均可承担全厂100%运行负荷。
两路10kV电源引自处理厂内设置的10kV进线分界环网柜系统。
计算负荷及变压器选择
一期污水处理厂全厂安装负荷6174kW，计算负荷3697kW，其中高压负荷750kW，低压负荷2947kW。
除鼓风机房鼓风机为10kV用电设备，其余用电负荷均为低压380/220V用电设备。
二期污水处理厂全厂安装负荷8204kW，计算负荷5160kW，其中高压负荷1000kW，低压负荷4160kW。
除鼓风机房鼓风机为10kV用电设备，其余用电负荷均为低压380/220V用电设备。
大功率设备采用轴功率计算法，小容量设备采用需要系数法，照明及生活用电按单位面积用电量计算法。
低压用电设备计算负荷及变压器选择如下表：
装机容量（KW）
计算负荷（KW）
变压器容量（kVA）
变压器
负荷率
变压器
保障率
一期格栅间配电室MCC1
633
338
250kVAx2
68%
67％
一期脱水机房MCC2
803
528
400kVAx2
66%
68％
一期鼓风机房MCC3
630
297
200kVAx2
74%
61％
一期生物滤池MCC4
879
452
315kVAx2
72%
63％
一期超滤车间MCC5
666
415
315kVAx2
66%
68％
一期配水泵房MCC6
819
410
315kVAx2
65%
69％
一期热泵机房MCC7
744
505
800kVA
63%
二期格栅间配电室MCC1
897
547
400kVAx2
68%
66％
二期脱水机房MCC2
801
687
500kVAx2
69%
66％
二期鼓风机房MCC3
894
390
315kVAx2
62%
73%
二期生物滤池MCC4
1445
673
315kVAx2
67%
67%
二期超滤车间MCC5
1133
681
500kVAx2
68%
66%
二期配水泵房MCC6
1085
612
500kVAx2
61%
74%
二期热泵机房MCC7
698
571
800kVA
71%
变配电室设置及供配电系统
在鼓风机房配电室设置10kV进线分界环网柜系统（10kV分界室）、处理厂10kV配电系统（10kV配电室）。
设置七个变配电系统（位于格栅间配电室；脱水机房配电室；鼓风机房配电室；生物滤池变配电室；膜超滤车间变配电室；配水泵房变配电室；热泵机房配电室）。
格栅间变配电室（MCC1）设置在粗格栅附近。
格栅间变配电室设置两台250kVA/10/干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置11面配电柜，配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。
负责粗格栅、细格栅、曝气沉砂池及进水泵房用电设备供电、保护及控制。
脱水机房变配电室（MCC2）设置在脱水机房旁边。
脱水机房变配电室设置两台400kVA/10/干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置6面配电柜，配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。
负责脱水机房及贮泥池用电设备供电、保护及控制。
鼓风机房配电室（MCC3）设置在鼓风机房旁边，包括：
10kV分界室、10kV配电室、10kV电容器室、10/配电室和控制值班室。
高压室内设置27面10kV中置式开关柜（2面进线柜、2面计量柜、2面PT避雷器柜、2面母联柜、13面变压器出线柜、4面鼓风机房出线柜、2面备用柜），10kV配电系统采用单母线分段接线方式，两路电源一用一备，每路电源均可承担全厂100%运行负荷，正常运行时母联闭合，二进线开关与母联开关之间加装三合二联锁；值班控制室设置10kV系统所需直流系统；10kV电容器室设置4面10kV电容电容器柜，为4台鼓风机提供一对一电容补偿。
10/配电室设置两台200kVA/10/干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置18面配电柜，配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。
负责鼓风机房、生物池、加氯加药间的低压用电设备供电、保护及控制。
生物滤池配电室（MCC4）设置在生物滤池里，包括配电室和值班控制室。
生物滤池设置13面配电柜，配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。
负责生物滤池、二沉池的用电设备供电、保护及控制。
膜超滤车间变配电室（MCC5）设置在膜超滤车间内。
膜超滤车间变配电室设置两台315kVA/10/干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置5面配电柜，配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。
负责超滤车间的用电设备供电、保护及控制。
配水泵房变配电室（MCC6）设置在配水泵房旁边。
变配电室设置两台315kVA/10/干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置10面配电柜，配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。
负责配水泵房内用电设备供电、保护及控制。
热泵机房配电室（MCC7）设置在综合楼一层，设置一台800KVA变压器和5面配电柜，配电系统采用单母线不分段接线方式，负责综合楼、热泵机房、食堂、浴室的用电设备供电、保护及控制。
远期工程电源的考虑
二期工程实施时（外线电缆已经按照二期需求实施）对10kV系统设备进行调整（调整各进出线柜断路器保护整定值、更换各进出线柜电流互感器），鼓风机房配电室10kV系统将1面备用出线柜改为新增鼓风机出线柜，满足二期增加高压用电设备的需求。
二期工程为满足新增用电设备的需求，将格栅间配电室（MCC1）原有两台变压器更换为两台400kVA/10/干式带外壳变压器；将脱水机房配电室（MCC2）原有两台变压器更换为两台500kVA/10/干式带外壳变压器；将鼓风机房配电室（MCC3）原有两台变压器更换为两台315kVA/10/干式带外壳变压器；将生物滤池配电室（MCC4）原有两台变压器更换为两台500kVA/10/干式带外壳变压器；将膜超滤车间变配电室（MCC5）原有两台变压器更换为两台500kVA/10/干式带外壳变压器；将配水泵房配电室（MCC6）原有两台变压器更换为两台500kVA/10/干式带外壳变压器。
并且各配电室低压配电柜数量根据负荷需要均有所增加。
全厂各个变配电室的土建均在一期工程实施时按照二期工程所需建设。
无功补偿
对每台10kV鼓风机电动机采用一对一就地电容补偿。
在各系统母线两段上设置集中自动投切控制补偿电容器，保证全厂各低压系统功率因数不小于。
计量
在鼓风机房配电室10kV系统两路进线处设置专用计量柜，柜内设置供电局专用计量表计和互感器。
在每个MCC中设置集中的照明出线回路，并设置单独用电计量。
保护
10kV高压系统中的继电保护采用微机综合保护装置，与控制分站通讯采用现场总线。
按《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-2008，设置如下保护：
10kV进线、出线、母联：
带时限的电流速断、过流保护；
10kV变压器出线柜：
速断、过流、温度保护；
10kV电机出线柜：
速断、过流、零序、过负荷；
配电系统设备保护全部采用电流速断保护、过负荷保护；
潜水泵电动机出线保护全部采用电流速断保护、过负荷保护、泄漏保护、温度保护、干运行保护。
电动机启动方式及控制方式
容量大于等于37kW的电动机采用软启动方式，容量小于37kW的电动机均采用直接启动方式。
所有变频电动机配用变频器工作方式。
所有工艺流程上的电机设备均设有现场手动、MCC手动及计算机自动三种控制方式。
厂平面
厂平面设置电缆沟，将各变配电室相连通。
厂平面内其它零星设备的动力、信号电缆采取穿管直埋的方式与厂平面电缆沟相连。
接地及构筑物防雷
10kV系统在各10kV进线柜内装设避雷器。
各低压系统进线柜内设置浪涌抑制器。
接地系统以接地装置及构筑物的钢筋为主要接地体，通过镀锌扁钢接地干线、电缆等与所有电气设备接地端连接。
低压配电系统接地采用TN-S系统。
厂区内各构筑物按照三类防雷等级设防，根据高度在屋面设避雷网，利用构筑物钢筋做避雷引下线，与厂区接地体联为一体，防雷接地、工作接地、保护接地合为一个系统，接地电阻≤1Ω。
自控系统和仪表系统的信号电缆、电源电缆端头均设置避雷器，它们的防雷接地、工作接地、保护接地接入自控和仪表系统全厂防雷接地系统，接地电阻≤1Ω。
照明
门房、配电室、控制室、办公室、休息室等构筑物内均采用节能型荧光灯照明方式，局部加装墙上壁灯。
对于各车间通常采用工厂配照型灯具，光源采用节能灯。
照明线路均采用BV型铜芯聚氯乙烯绝缘电线。
在各构筑物人行区内设置应急照明灯；综合办公楼内设置疏散指引灯；厂区道路照明采用LED灯具。
主要电气设备选型
高压开关柜：
选用中置式开关柜，真空断路器选用进口或合资公司产品。
变压器：
选用SG11型干式变压器。
低压开关柜：
选用组合式低压开关柜。
电缆：
高压电缆选用YJV-10型、低压电缆选用YJV-1型、控制电缆选用型。
10仪表、自控系统设计
设计标准、规范
《电子计算机机房设计规定》（GB50174-93）
《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》（HG20505－2000）
《自动化仪表选型设计规定》（HG/T20507-2000）
《仪表供电设计规定》（HG/T20509-2000）
《信号报警、联锁系统设计规定》（HG/T20511－2000）
《仪表配管、配线设计规定》（HG/T20512－2000）
《仪表系统接地设计规定》（HG/T20513－2000）
《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T20573－1995）
《控制室设计规定》（HG/T20508-2000）
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093-2002）
设计内容
污水厂的检测仪表、自动化监控系统、电话系统的设计。
设计原则
⑴现场控制分站实现现场无人值守。
⑵自动化控制设备和在线检测仪表的选择应遵循可靠性高、使用方便、安装和维护简单、价格合理的原则，选择其行业中的主流产品，并在设计上预留扩充空间。
⑶自动化监控系统主干网采用100Mbps工业以太网（光纤环网）。
⑷软件：
模块化，以便于用户程序的编辑、调试、修改和更新。
检测仪表
根据工艺流程和处理厂生产管理及自动化的要求配置必要的在线检测仪表。
具体内容详见设备材料清单中仪表部分。
水质检测仪表建议采用进口优质品牌产品；在线过程检测仪表和环境检测仪表建议采用国产或合资优质品牌产品。
自动化系统设计
①自动化监控系统技术指标
平均无故障间隔时间MTBF＞20,000小时
数据正确率I＞98％
时间参数：
报警响应时间t≤3秒
实时数据更新时间t≤3秒
控制指令的响应时间t≤3秒
计算机画面的切换时间t≤秒
②系统网络构成
自控系统由三层网络构成。
第一层：
信息层，由管理机、服务器、便携式计算机、工业以太网交换机、网络打印机等设备构成。
采用基于标准的100Mbps以太网，传输介质采用双绞线。
第二层：
控制层，由现场控制分站和工业以太网交换机组成。
采用基于标准的全双工100Mbps以太网，传输介质采用多模光缆。
第三层：
设备层，由现场控制设备和各种智能仪表组成，采用基于IEC61158标准的现场总线通信方式或I/O接点方式，与现场控制单元进行通信。
现场总线协议根据控制设备和仪表选型确定。
③系统配置及功能
污水厂自控系统为开放的分布式控制系统，在综合办公楼设中控室，在格栅间配电室、脱水机房变配电室、鼓风机房变配电室、生物滤池配电室、超滤间配电室、配水泵房配电室、热泵机房配电室设七个现场控制站。
现场控制站配置可编程序逻辑控制器（PLC）、工业现场人机界面设备，以太网交换机，PLC柜，不间断电源（UPS）及防雷电保护装置，并内置针对本区域工艺及设备的监控所开发的应用程序。
七个现场控制站的PLC监控的内容与其同地点设置的变配电系统服务范围相同。
中控室
本工程在中控室设置实时自动化监控系统，两套操作站相互热备，接收、处理所有的上传数据，集中管理、控制处理厂现场控制分站，提供清晰、友善的人机界面，完成生产管理的日报、月报、年报，可以在中控室集中控制再生水厂的运行。
两套操作站进行主备转换时，系统无数据丢失。
自动化监控系统同时设置了数据服务器与处理厂办公自动化系统相连，办公自动化系统在厂长室、总工室、化验室等有关部室设置有计算机显示终端。
自动化监控系统组态软件开放、灵活，可以对水厂进行监测、控制，具有动态画面显示、报警、报表输出、趋势预测、历史数据存储等功能。
自控系统组态软件采用全中文操作模式，能够组态中文显示画面，具有使用方便、简单易学、软件组态灵活的特性，能够确保用户可快速开发出实用、可靠、有效的自动控制系统。
电话系统：
在综合办公楼中心控制室内设置一套30门数字程控电话交换机（5路出口接入市话网），包括电源、后备电池、话务机及传真机等。
各构筑物内设置1门电话，其余电话将按需分配在综合办公楼内各房间。
防雷保护和接地系统
为防止由于室外安装的仪表、现场PLC站和控制室监控设备遭雷击或过电压引起设备故障，采取如下措施：
信号电缆、电源电缆存在户外段的检测仪表在仪表模拟量输出端设置信号防雷过电压保护装置，在仪表电源输入端设置电源防雷过电压保护装置。
PLC端凡户外引进的模拟量信号在进入PLC模块前设置信号防雷过电压保护装置。
监控设备UPS前设置电源防雷过电压保护装置。
仪表及监控与电气为统一接地体，接地电阻不大于1欧姆。
18节能
照明
照明线路采用铜芯缆线；夜间走动人员较少的灯光照明处，采用声光控制开关控制照明。
综合办公楼、变配电室选用细管径荧光灯，T8、T5直管型荧光灯配用电子镇流器；生产车间采用高压钠灯、金属卤化物灯配用节能型电感镇流器。
厂区道路照明采用LED灯具。
功率因数补偿
10kV电动机采用就地补偿，每个10kV电动机对应一台补偿柜。
在处理厂各变配电室系统母线上均集中进行电容自动投切的功率因数补偿，将各变配电系统的低压母线上功率因数提高至。
变频调速设备
进水泵房部分提升泵、生物滤池部分电机、超滤车间产水泵、配水泵房部分配水泵采用变频调速控制方式，以大量节能。
其它措施
动力电缆全部选用YJV型，变压器选用SG11低损耗环保型。
表12-3主要电气设备材料一览表
序号
名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
10kV开关柜
金属铠装中置式开关柜
面
27
内置真空断路器
2
高压电容补偿柜
100Kvar
面
4
3
干式变压器
SC10-200kVA、10/
台
2
带外壳
4
干式变压器
SC10-250kVA、10/
台
2
带外壳、内含负荷开关
5
干式变压器
SC10-315kVA、10/
台
6
带外壳、内含负荷开关
6
干式变压器
SC10-400kVA、10/
台
2
带外壳、内含负荷开关
7
干式变压器
SC10-800kVA、10/
台
1
带外壳、内含负荷开关
8
免维护直流屏
40Ah,DC220V、铅酸电池
套
2
9
低压开关柜
组合式抽屉柜
面
68
10
就地按钮箱
LA39H
台
75
11
检修插座箱
XZR
台
6
12
照明、动力配电箱
XRM
台
23
13
手动电机启动器
MS450
台
10
14
高压电缆
YJV－10，3x120
米
1400
15
高压电缆
YJV－10，3x70
米
600
16
电力电缆
YJV－1，3x150＋2x95
米
800
17
电力电缆
YJV－1，3x95＋2x50
米
360
18
电力电缆
YJV－1，3x50＋1x25
米
1000
19
电力电缆
YJV－1，3x35＋1x25
米
800
20
电力电缆
YJV－1，5x16
米
600
21
电力电缆
YJV－1，5x10
米
800
22
电力电缆
YJV－1，5x6
米
1500
23
电力电缆
YJV－1，5x4
米
1500
24
仪表电缆
YJV－1，
米
1000
25
照明电线
米
3200
26
控制电缆
米
1500
27
控制电缆
米
1500
28
控制电缆
米
1000
29
控制电缆
米
1000
30
控制电缆
米
1500
31
屏蔽电缆
DJYVP
米
2000
32
型钢
吨
20
33
路灯
4米钢杆LED灯
盏
60
34
镀锌钢管
SC100
米
200
35
电缆沟
1.0mx1.0m
米
500
36
电缆沟
0.8mx0.8m
米
200
37
电缆手孔井
座
10
表12-4主要仪表、自控设备材料一览表
（1）仪表系统主要设备表
序号
仪表名称
量程和规格
单位
数量
构筑物名称
备注
1
超声波液位差计
量程：
0-2m
套
3
粗格栅
用于检测格栅间渠道的液位，控制粗格栅自动清渣
2
超声波液位计
量程:
0~15米
套
2
进水泵房
用于控制水泵的开停台数
3
浮球开关
套
4
进水泵房
用于泵的干运转保护，高水位报警
4
硫化氢浓度计
套
1
进水泵房
5
电磁流量计
DN1400测量范围：
0~2.0m3/s
套
1
进水泵房
测量原水水量，泵房-细格栅之间的管道上
6
超声波液位差计
量程：
0~2米
套
3
细格栅
用于检测格栅间渠道的液位，控制粗格栅自动清渣
7
pH测量仪
测量范围：
0~14
套
1
细格栅
监测进水水质
8
温度测定仪
测量范围：
10~35oC
套
1
细格栅
监测进水水质
9
COD在线监测仪表
0~1000m/l
套
1
细格栅
监测进水水质
10
SS测定仪
0~500mg/l
套
1
细格栅
监测进水水质
11
氨氮测定仪
0～50mg/l
套
1
细格栅
监测进水水质
12
硫化氢浓度计
套
2
细格栅
13
溶解氧测量仪
测量范围：
0~10mg/l
套
2
生物池
监测生物池内溶解氧，控制鼓风机开停及风管各支管阀们的开度。
14
氧化还原电位仪
测量范围：
0±500mV
套
2
生物池
检测缺氧池和厌氧池氧化还原电位
15
MLSS测量仪
测量范围：
0~10g/l
套
2
生物池
监测生物池内混合液MLSS的浓度
16
空气流量计
DN500测量范围：
0~200m3/min
套
2
生物池
监测每个生物池的进风量
17
压力变送器
0~
套
1
鼓风机房
监测出风总管压力
18
超声波液位计
测量范围：
0~4m
套
1
回流污泥泵房
用于控制泥泵运行
19
浮球开关
套
4
回流污泥泵房
高水位报警
20
电磁流量计
DN800测量范围：
0~2.5m3/s
套
1
回流污泥管
污泥流量计量
21
电磁流量计
DN200测量范围：
0~250m3/h
套
1
剩余污泥管
污泥流量计量
22
超声波泥污泥界面仪
测量范围0～5m，污泥浓度0~10g/L
套
6
二沉池
监测沉淀池污泥液位
23
电磁流量计
DN350，0～1000m3/h
套
3
生物滤池
生物滤池反冲洗管
24
压力变送器
0~
套
6
超滤车间
产水泵进口
25
电磁流量计
DN600，0～1000m3/h
套
6
超滤车间
产水泵出口
26
在线浊度仪
0～20NTU
套
6
超滤车间
产水泵出口
27
音叉液位计
双叉标准型，螺纹连接
套
2
超滤车间
真空罐
28
音叉液位计
双叉标准型，螺纹连接
套
2
超滤车间
储气罐
29
超声波液位计
0～4m
套
1
超滤车间
次氯酸钠储罐
30
超声波液位计
0～4m
套
1
超滤车间
柠檬酸储罐
31
电磁流量计
DN40：
0~103/h
套
1
超滤车间
次氯酸钠输送管
32
电磁流量计
DN40：
0~103/h
套
1
超滤车间
柠檬酸输送管
33
流量计
DN500：
0~20003/h
套
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