某县某镇污水处理厂及配套管网工程.docx
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某县某镇污水处理厂及配套管网工程
4.8电气设计
采用规范与标准
1、《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2016）
2、《20kV及以下变电所设计规范》（GB50053-2013）
3、《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
4、《低压配电设计规范》（GB50054-2011）
5、《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）
6、《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）
7、《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）（2018年版）
8、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准》（GB50168-2018）
9、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2016）
10、《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB50171－2012）
11、《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）
12、《城镇排水系统电气与自动化工程技术规程》（CJJ120-2018）
13、《小城镇污水处理工程建设标准》建标148-2010
14、与本工程相关的其他设计规范
4.8.1设计范围
1、设计内容
1）变配电室设计
2）用电设备供电设计
3）照明及防雷接地设计
4）电缆敷设设计
2、设计分界点
以10kV电源进线开关为设计分界点，进线开关以下部分属本次设计范围，以上部分属当地电业部门设计范围。
4.8.2供电电源
本工程对电源的可靠性要求较高，属于二级供电负荷，变配电间、主要污水处理设备及重要风机及泵类为二级负荷，其它电力、照明负荷均为三级负荷。
本工程引入一回10kV市政电源+柴油发电机（250kW）备用电源的供电方式。
10kV电源采用架空线引至厂外终端杆，经电缆线引入厂内10kV变配电间。
高压配电室设专用计量装置，由供电部门管理。
4.8.3用电负荷
污水处理厂负荷计算见下表。
表4.8-1电气负荷计算表
序号
设备名称
功率（kw）
安装数量
使用
装机功率（kw）
运行功率（kw）
需要系数
计算系数
计算负荷
Kc
COSф
Tanф
Pjs（kw）
Qjs（kvar）
Sjs（kva）
1
循环式齿耙清污机
0.75
2
2
1.5
1.5
0.8
0.8
0.75
1.2
0.9
1.5
2
螺旋输送压榨一体机
1.5
1
1
1.5
1.5
0.8
0.8
0.75
1.2
0.9
1.5
3
潜水搅拌机
2.2
2
2
4.4
4.4
0.8
0.8
0.75
3.52
2.64
4.4
4
污水提升泵
11
2
1
22
11
0.85
0.85
0.62
9.35
5.8
11
5
电动葫芦
2.8
1
1
2.8
2.8
0.2
0.5
1.73
0.56
0.97
1.12
6
循环式格栅除污机
0.75
1
1
0.75
0.75
0.8
0.8
0.75
0.6
0.45
0.75
7
螺旋输送压榨一体机
1.5
1
1
1.5
1.5
0.8
0.8
0.75
1.2
0.9
1.5
8
潜水推流器
2.2
2
2
4.4
4.4
0.85
0.85
0.62
3.74
2.32
4.4
9
潜水搅拌机
1.1
1
1
1.1
1.1
0.85
0.85
0.62
0.94
0.58
1.1
10
混合液回流泵
4
2
1
8
4
0.85
0.85
0.62
3.4
2.11
4
11
调节堰门
0.55
1
1
0.55
0.55
0.2
0.5
1.73
0.11
0.19
0.22
12
中心传动刮泥机
2.2
1
1
2.2
2.2
0.8
0.8
0.75
1.76
1.32
2.2
13
回流污泥泵
5.5
2
1
11
5.5
0.85
0.85
0.62
4.68
2.9
5.51
14
剩余污泥泵
1.5
1
1
1.5
1.5
0.85
0.85
0.62
1.28
0.79
1.5
15
中间水池提升泵
5.5
2
1
11
5.5
0.85
0.85
0.62
4.68
2.9
5.51
16
中间水池提升泵
5.5
2
1
11
5.5
0.85
0.85
0.62
4.68
2.9
5.51
17
反冲洗水泵
22
2
1
44
22
0.85
0.85
0.62
18.7
11.59
22
18
反冲洗水外排泵
5.5
2
1
11
5.5
0.85
0.85
0.62
4.68
2.9
5.51
19
浆式搅拌机
1.5
3
3
4.5
4.5
0.85
0.85
0.62
3.83
2.37
4.5
20
污泥泵
2.2
2
1
4.4
2.2
0.85
0.85
0.62
1.87
1.16
2.2
21
厂区回用水泵
11
2
1
22
11
0.8
0.8
0.75
8.8
6.6
11
22
中心传动浓缩机
2.2
1
1
2.2
2.2
0.8
0.8
0.75
1.76
1.32
2.2
23
框式搅拌机
0.75
2
2
1.5
1.5
0.85
0.85
0.62
1.28
0.79
1.5
24
生化池曝气风机
22
2
1
44
22
0.8
0.8
0.75
17.6
13.2
22
25
曝气生物滤池反洗风机
18.5
2
2
37
37
0.85
0.85
0.62
31.45
19.5
37
26
曝气生物滤池曝气
4
2
2
8
8
0.8
0.8
0.75
6.4
4.8
8
27
PAC加药装置
0.55
1
1
0.55
0.55
0.8
0.8
0.75
0.44
0.33
0.55
28
PAC加药泵
0.25
2
1
0.5
0.25
0.85
0.85
0.62
0.21
0.13
0.25
29
PAM加药装置
1.3
1
1
1.3
1.3
0.8
0.8
0.75
1.04
0.78
1.3
30
PAM加药泵
0.25
2
1
0.5
0.25
0.85
0.85
0.62
0.21
0.13
0.25
31
次氯酸钠卸料泵
1.5
1
1
1.5
1.5
0.85
0.85
0.62
1.28
0.79
1.5
32
次氯酸钠加药泵
0.18
2
1
0.36
0.18
0.85
0.85
0.62
0.15
0.09
0.17
33
电动葫芦
1
1
1
1
1
0.2
0.5
1.73
0.2
0.35
0.4
34
高压隔膜板框压滤机
2.95
1
1
2.95
2.95
0.8
0.8
0.75
2.36
1.77
2.95
35
水平无轴螺旋输送机
2.2
2
2
4.4
4.4
0.8
0.8
0.75
3.52
2.64
4.4
36
倾斜无轴螺旋输送机
2.2
0
0
0.85
0.85
0.62
0
0
0
37
压榨水泵
11
2
1
22
11
0.85
0.85
0.62
9.35
5.8
11
38
清洗水泵
22
1
1
22
22
0.85
0.85
0.62
18.7
11.59
22
39
板框进料污泥泵
3
2
1
6
3
0.85
0.85
0.62
2.55
1.58
3
40
空压机
1.5
1
1
1.5
1.5
0.8
0.8
0.75
1.2
0.9
1.5
41
冷干机
1.1
1
1
1.1
1.1
0.75
0.8
0.75
0.83
0.62
1.04
42
FeCl3投加泵
1.1
2
1
2.2
1.1
0.8
0.8
0.75
0.88
0.66
1.1
43
PAM加药装置
1.3
1
1
1.3
1.3
0.8
0.8
0.75
1.04
0.78
1.3
44
PAM加药泵
0.25
2
1
0.5
0.25
0.85
0.85
0.62
0.21
0.13
0.25
45
电动单梁起重机
1
1
1
1
1
0.2
0.5
1.73
0.2
0.35
0.4
46
综合楼
50
1
1
50
50
0.6
0.9
0.48
30
14.4
33.28
46
照明
12
1
1
12
12
0.8
0.9
0.48
9.6
4.61
10.65
396.46
286.23
223.24
141.23
264.92
同时系统
0.85
189.75
120.05
224.54
补偿容量
55.99
补偿后
189.75
64.05
200.27
变压器损耗
3.00
12.02
计算负荷
192.76
76.07
207.23
补偿后功率因数
0.93
变压器
SM11-10/0.4KV315KVA
变压器负荷率
0.66
4.8.4主要供电指标
用电负荷：
按照工艺专业提供的设备明细表，经负荷计算，计算结果如下：
一期设备安装总容量为396.5kW，运行功率为286.2kW；计算负荷：
Pjs=192.8kW，Qjs=76.1kvar，Sjs=207.2kVA；
无功功率：
180.1kvar
自然平均功率因数0.80
补偿电容容量：
100kvar
补偿后功率因数：
0.95
企业年有功电能消耗量：
Wy=aavPcTnkWh=0.75x192.8x24x365=1266696kWh
企业年无功电能消耗量：
Wry=βavQcTnkvarh=0.8x76.1x24x365=533308.8kvarh
本工程变配电间选用一台315kVA变压器，变压器负荷率0.66，当变压器发生故障或电源检修时，低压侧设低压集中补偿电容器柜，使补偿后的功率因数达到0.95及以上。
4.8.5变配电间和供电系统
1）高低压配电系统
根据现场实际情况及工艺专业的要求，在厂区中部设配电间一座。
配电间设低压配电间。
配电间负责全厂建、构筑物用电设备的供电。
低压侧采用单母线+应急母线段接线方式，平时主变压器运行，母联断开。
当电源故障或变压器检修时，母联开关闭合，由柴油发电机供电，但仅限二级负荷运行。
变压器与低压柜采用拼装，并排布置。
进线开关、联络开关之间要求机械联锁及电气联锁。
2）保护与计量
低压用电设备及馈线电缆设短路瞬时和过载保护。
在10kV设杆上计量装置（当地供电部门定）。
3）无功功率补偿
本工程无功功率因数补偿方式采用低压电容器补偿，在变配电间低压侧集中补偿，补偿后的功率因数达到0.95及以上。
4.8.6整体设计
1）控制方式
用电设备设就地控制箱。
采用手动和自动控制两种方式，手动方式时可在机旁控制箱或机旁按钮箱上操作。
自动控制时由PLC自动控制。
2）环境条件和设备选择
有防水防尘要求的场所采用相应等级的防水防尘或密闭设备。
3）配电设备的安装方式
配电箱的安装方式分为嵌墙暗装或挂墙、落地明装，嵌墙暗装或挂墙明装的安装高度为距地1.5米，开关的安装高度为1.3米。
插座均沿墙暗装，安装高度距地0.3米。
4）导线选择和线路敷设
各建筑物内大功率设备及重要设备采用YJV-0.6/1.0kV铜芯交联聚氯乙烯绝缘电缆沿电缆桥架或穿钢管埋地暗敷。
对于照明、插座等设备用电量小且分布比较分散的场所，采用BV-450/750V塑铜线穿钢管敷设至各个用电设备。
变配电间至各个建筑物的电源线路采用YJV22-0.6/1.0kV铠装铜芯交联聚氯乙烯绝缘电缆沿电缆沟敷设。
消防线路及应急照明线路采用耐火型电缆，保护层厚度不小于30mm。
4.8.7照明系统
1）照明种类
变配电间和中控室设一般照明和应急备用照明。
工作站楼设一般照明和供人员疏散用的应急疏散照明。
其它需要照明的建筑物和构筑物设一般照明。
工作照明电源引自就近的照明配电箱，供人员疏散用的应急照明灯具选用带镉镍电池的照明灯具，其电源引自就近配电箱的专用回路。
2）照度选择
工作车间100lx
值班室300lx
中控室300lx
高、低压配电间200lx
3）光源与灯具选择
工作车间照明采用高效节能型荧光灯或ZJD型金属卤化物灯或LED灯，分散控制；值班室、办公室及中控室等采用高效节能型荧光灯，分散控制；厂区室外道路照明采用LED灯。
变配电间及中控室应急备用照明时间180min。
当发生火灾时，应急疏散照明的照度值不低于该场所一般照明照度值的5%。
应急照明时间30min。
4.8.8防雷、接地系统
1）电气设备过电压保护
在变配电间10kV进线及其母线上装设避雷器以防雷电产生的高电位。
在各馈电回路装设过电压吸收装置，以防止高压开关操作时产生的过电压对变压器等设备造成损坏。
为防止雷电波的侵入，高压及低压电源以电缆穿保护钢管敷设形式进出建筑物；相关金属构件在入户处就近与接地装置相连。
2）建筑物防雷
变配电间、工作站等按三类防雷设计。
屋顶设接闪带作为防直击雷的接闪器，利用结构柱内主筋做引下线，利用基础钢筋作接地装置。
具体按《建筑物防雷设计规范》进行设计。
为防止雷电波的侵入，高压及低压电源以电缆沿电缆沟敷设、穿保护钢管敷设形式进出建筑物，相关金属构件在入户处做等电位联结。
3）接地
本工程低压配电系统的接地型式为TN-C-S系统。
室外道路照明采用TT系统。
建筑物内的PE干线、电气装置的接地干线、水管、采暖和空调金属管道等金属体、建筑物柱内钢筋等做总等电位联结。
变压器工作接地、低压线路保护接地、防雷接地、防静电接地、自控接地等采用联合接地，接地电阻不大于1欧。
室外道路照明接地电阻不大于4欧。
4.8.9电气抗震设计
抗震设防烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。
内径不小于60mm的电气配管及重力不小于150N／m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽均应进行抗震设防。
配电箱（柜）、通信设备的安装螺栓或焊接强度应满足抗震要求；当配电柜、通信设备柜等非靠墙落地安装时，根部应采用金属膨胀螺栓或焊接的固定方式。
当电气线路采用金属导管、刚性塑料导管、电缆梯架或电缆槽盒敷设时，应使用刚性托架或支架固定，不宜使用吊架。
当必须使用吊架时，应安装横向防晃吊架；配电装置至用电设备间连线进口处应转为挠性线管过渡。
4.8.10节能与安全
1）根据各种用电设备的性质，正确进行负荷计算，合理选择变压器容量，台数、结线型式及运行方式。
选用D•Yn11接线S11型低损耗节能变压器。
2）根据负荷分布情况，合理规划配电装置供电范围，深入负荷中心，合理选择配电线路导体截面，降低线路损耗。
3）采用节能光源和高效灯具。
选用电子镇流器和节能电感镇流器，以提高自然平均功率因数，减少损耗。
合理选择照明开关控制灯具数量，以实现运行节能。
4）采用静电电容器进行无功补偿以提高功率因数、降低损耗，补偿后功率因数达到0.95及以上。
5）对变配电间主要出线回路设有功电度表，以便对用电单位耗能进行考核。
6）厂内大功率电机采用变频器以降低能耗。
7）根据环境特点，选用相应防护等级的电气设备，以保证人身安全。
4.8.11主要设备材料
表4.8-2主要电气设备清单
序号
设备名称
型号规格
数量
单位
备注
1
户外油浸式变压器
S11-315/10
1
台
2
低压配电柜
GGD2000x800x600
5
台
3
粗格栅及调节池配电箱
非标、不锈钢户外型
1
只
4
粗格栅控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
5
A2/O反应池配电箱
非标、不锈钢户外型
1
只
6
潜水搅拌机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
7
污水提升泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
8
细格栅配电箱
非标、不锈钢户外型
1
只
9
细格栅控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
10
潜水推流器控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
11
潜水搅拌机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
12
混合液回流泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
13
调节堰门控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
14
二沉池配电箱
非标、不锈钢户外型
1
只
15
回流污泥泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
16
中间水池提升泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
17
深度处理池配电柜
非标、不锈钢户外型
1
只
18
中间水池提升泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
19
反冲洗水泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
20
反冲洗水外排泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
21
浆式搅拌机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
22
污泥泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
23
回用水泵控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
24
中心传动浓缩机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
25
框式搅拌机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
26
生化池配电柜
非标、不锈钢户外型
1
只
27
反洗风机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
28
曝气风机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
29
PAC加药装置控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
30
PAM加药装置控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
31
次氯酸钠控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
32
压滤机控制柜
非标、不锈钢户外型
1
只
33
输送机控制箱
非标、不锈钢户外型
1
只
34
路灯
灯高5.0米，光源:
1x70WLED
套
25
35
250kW柴油发电机
套
1
36
安装材料
批
1
4.9仪表及自控设计
4.9.1设计依据
1、甲方提供的设计任务书
2、国家现行的有关设计规范、规程及标准
《低压配电设计规范》GB50054-2011
《电力工程电缆设计规范》GB50217-2018
《过程检测及控制流程图图形符号和文字代号》GB2625-81
《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2013
《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014
《城镇排水系统电气与自动化技术标准》CJJ/T120-2018
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012
3、各相关专业提供的设计资料
4.9.2自控范围
本工程设计范围包括厂内仪表及计算机监控系统，设计采用由可编程逻辑控制器（PLC）分站和中控室上位机组成的集散控制系统。
4.9.3设计原则
唐县军城镇污水处理厂及配套管网工程作为军城镇地区新建的、重要的环境保护工程，应该达到较高的管理与自动化水平，自动化系统应保证在今后较长一段时间内能保持技术的先进性。
1、根据工艺流程和水厂生产管理及自动化的要求配置在线检测仪表，仪表选型遵循可靠性高、使用方便、安装维护方便、价格合理的原则。
2、监控系统设计采用开放的分布式控制系统，立足于系统的的可靠性、先进性和适用性，为后续工程预留所需的扩充接口。
3、监控系统主干网采用100M快速工业以太网，传输介质采用多模光纤。
硬件设备采用模块式结构，每块模板具有独立的功能，电源、控制器、互相隔离的输入输出通道。
软件采用模块化，以便于用户程序的编辑、调试、修改和更新。
4、从安全考虑设置安全系统：
周界报警系统和摄像监视系统的设计。
安保系统的数据和图像的传输利用水厂自控系统的工业以太网。
5、对水厂的仪表、自控系统和摄像系统作防雷保护设计。
4.9.4自控系统
目前先进的自动化技术在污水处理厂已广泛应用，并发挥出显著的技术经济效益。
实践证明对污水处理过程的实时监测和控制，能够保证出厂水质，解放生产力，提高生产效率，降低能耗，因此选用既经济又实用的自控系统对整个污水厂安全、合理、科学的运行起着重要作用。
根据本工程的实际情况及工艺要求，采用由中央控制微机和现场级各PLC控制单元组成的两个层次的集散系统。
它集计算机技术、控制技术、通讯技术、显示技术于一体，通过通讯网络将中央级监控总站和若干个现场控制分站连接起来，构成集中管理、分散控制的微机测控管理系统。
各现场分站能独立和稳定工作，从根本上提高了系统的可靠性。
4.9.4.1系统组成
1）中央管理计算机
在厂内工作站中央控制室设置两套中央管理调度机，互为热备。
计算机配有彩色显示器、打印机、标准功能键盘，它主要完成对污水厂各工段的集中操作、监视功能，通过简单的操作，可进行系统功能组态，监视报警，控制参数在线修改和设置，以及记录、打印等。
彩色显示器可直观地显示全厂各工艺流程的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。
2）现场控制计算机
根据工艺流程，全厂共设5套可编程控制器PLC系统，其中2套工艺设备自带（除臭、污泥脱水机房）。
各现场控制计算机选用抗干扰能力强的可编程控制器PLC系统，各终端机均采用模块化结构，这样系统硬件配置可以相当灵活且维修方便。
1#PLC：
主要完成粗格栅、细格栅、调节池、进出水仪表、A2/O反应池的设备自控和数据采集。
1#PLC站设在综合工房二。
2#PLC：
主要完成深度处理池的设备控制和工艺参数、运行数据的检测和数据采集，2#PLC站设在深度处理池附近。
3#PLC：
（设备自带）：
主要完成污泥脱水机房
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