肃宁水库初设电气报告.docx
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肃宁水库初设电气报告
7.1进水泵站电气设计
7.1.1用电负荷
本泵站主要负荷为4台潜水轴流泵机组用电（3用1备），水泵选用ZQ3610C-6（+2ο）型潜水轴流泵，流量为9684.7m3/h，配套电机型号YQGN740-12，单机容量185KW，额定电压380V，额定电流为398.9A，转速490r/min，效率91.5%，功率因数0.77。
装机容量740KW,计算负荷容量555KW。
其它电负荷为2台清污机、4台启闭机、直流屏、照明、排水泵、检修等用电负荷，共计40KW。
7.1.2接入电力系统方式
该泵站为季节性引水泵站，属三级用电负荷。
需由1路电源供电。
根据建设单位与当地电力部门协商，同意接梁屯10KV变电站10KV出线，架空线路长7千米，在泵站处设一座10/0.4KV专用变电站。
引水期间通过有关部门协调，保证该10KV线路连续供电，以保证机组正常运行，正常引水。
7.1.3电气主接线
10kV与0.4kV均采用单母线接线。
由一路10kV线路供电，经主变压器降至0.4kV，供4台潜水轴流泵配套380V低压异步电机用电及清污机、启闭机、控制操作等用电。
照明、检修、直流屏及生活用电由站用变压器供电。
电气主接线详见附图。
7.1.4主要机电设备选择
考虑到无油化和消防的要求，选用防火性能较好的干式变压器，变压器带有保护外壳。
变压器根据装机容量和站用附属用电容量选择，经计算主变压器选用SC10-1000KVA/10/0.4KV1台，站用变压器选用SC10-50KVA/10/0.4KV1台，置于站用变压器柜内。
高压开关柜选用较为先进可靠的铠装移开式交流金属封闭开关设备，配用真空断路器。
为提高操作电源的可靠性，真空断路器配用操作电源为直流220V的弹簧操动机构。
为限制真空断路器的操作过电压，在真空开关柜内配置过电压保护器。
10KV高压配电装置选用KYN28A-12型开关柜，其中1面进线隔离柜，1面进线断路器柜，1面计量柜，1面PT柜，1面主变出线柜，1面站用变柜。
共6面柜。
低压配电装置选用技术先进、分断能力高、动热稳定性好、结构新颖、防护等级高的GCS型成套配电柜。
断路器选用BMW型万能式空气断路器及BMM1系列塑壳断路器。
有1面低压进线柜，4面电机软启动柜，1面低压站用电柜，2面无功补偿柜，共8面柜。
水位计屏、PLC屏均选用PK-10型，共2面。
直流屏选用PK-10型，共2面。
照明配电箱选用PZ30R型，1个照明配电箱。
动力配电箱选用JXF型，6个动力配电箱。
站用变压器低压配电柜采用1面XL-21型。
动力电缆选用ZRYJV22型交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，控制电缆选用ZRKVVP22型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带屏蔽控制电缆，信号电缆选用RVVP型屏蔽信号电缆。
高、低压配电柜与设备之间全部采用电缆连接。
变压器与低压进线柜之间采用封闭母线桥连接。
电机与电机软启动控制柜之间采用低压电缆连接。
7.1.5无功补偿
因为潜水电机的功率因数为0.77，根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）、《功率因数调整电费办法》、《全国供用电规则》及电力部门要求需对电机及变压器进行无功补偿，使功率因数大于0.9。
采用低压母线集中补偿方式，补偿容量为320kvar。
在无功补偿柜内设自动无功补偿控制器，实现无功自动补偿。
7.1.6电动机启动方式
电动机采用软启动。
软启动使电动机在任何工况下均能平滑起动、保护拖动系统，减少起动电流对系统的冲击，保证了电机可靠的启动。
平滑减速停车，消除拖动系统的反惯性冲击。
7.1.7电气设备布置
6面10KVKYN28A-12型开关柜布置在10KV高压配电室内，8面0.4KVGCS型低压开关柜开布置在低压配电室内，2面直流屏、1面PLC屏，1面水位计屏布置在低压配电室内。
工控机及视频监控主机布置在中控室。
7.1.8防雷与接地
为防止感应雷电波的袭击及线路浪涌对电气设备的危害，在10KV进户处及母线上设置氧化锌避雷器。
为防止操作过电压在真空断路器柜内装设过电压保护器，在变压器低压侧进线柜内装设浪涌保护器。
为防止直击雷对电气设备及建筑物的危害，在变配电室及其它附属设施屋顶设避雷带，利用建筑物四角柱内2φ16钢筋做引下线，引下与接地极连接。
为保证人身与设备安全，所有电力设备外壳等均应可靠接地。
泵室接地装置充分利用直接埋入地下或水中的钢筋、钢管、闸门、栏污栅以及其他各种金属结构等自然接地体。
变配电室接地除利用自然接地体外，沿变配电室四周设一圈人工接地体。
所有电气设备均要接地，如变压器、高低压开关柜、照明配电箱及动力配电箱等均要与接地主干线连接，不得串接。
变配电室的人工接地及与泵室的钢筋混凝土底板中主筋构成的自然接地网用-40X4的镀锌扁钢可靠连接，形成一完整的接地网。
本泵站采用防雷接地、工作接地、保护接地、电子设备接地共地方式。
其中低压配电系统采用TN-S制接地型式。
其接地电阻不大于1欧姆。
7.1.9照明
泵站站设置工作照明和事故照明。
照明设计具体按《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）及《泵站设计规范》GB50265-2010有关规定进行。
照明采用三相五线制供电系统，照明灯具采用单独的开关分散控制。
照明光源的选用符合节能的有关规定。
工作照明电源为交流220V，事故照明采用自带电源的交流应急灯。
室内工作照明采用荧光灯及壁灯，室外厂区照明采用防水型投光灯具。
照明配线均采用阻燃型铜芯导线，敷设方式为穿钢管或PVC管暗敷。
照明配电箱内装设过载保护及短路保护的空气断路器，插座回路与室外照明回路装设漏电保护断路器。
7.1.10控制方式
本工程按“无人值班，少人值守”要求考虑控制方案，主要分为手动控制和微机自动控制。
在10kV进线柜及变压器柜、水泵电机控制柜、清污机控制箱、工作闸门现地控制箱上均设置远方/现地控制方式转换开关，当该转换开关打在“远方”时通过与监控系统PLC连接，实现集中控制；当该转换开关打在“现地”位置时，可实现现地手动操作。
在泵站前池、出水池、库内各设一个水位计，在闸门启闭机上设闸门开度仪，并将信号送至监控系统PLC，实现对前池水位及闸门运行工况进行集中监测。
7.1.11综合自动化系统
为方便泵站运行管理，泵站设一套综合自动化系统。
泵站综合自动化系统由计算机监控系统、视频监控系统及网络通信系统组成，主要实现对水泵机组、变配电系统、前池、真空泵控制系统等泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测，并做到必要数据、图象、指令的上传和接收。
7.1.11.1计算机监控系统
为保证泵站的安全运行，降低事故发生率，缩小事故范围，并简化运行工作人员的配置，降低工作人员劳动强度，提高泵站运行效率，优化调度，本泵站采用先进的计算机监控系统。
（1）监控系统组成
泵站采用集散型计算机监控系统，由设在泵站中控室的集中监控管理级计算机（上位机）、集中控制PLC和现场各工段的智能仪表组成。
现场仪表负责采集水泵的运行参数，并把现场实时工艺参数及时送至控制系统，由系统负责分析和判断，并发出相应的指令。
（2）监控系统通信方式
泵站PLC与上位机的通信方式采用PROFIBUS方式，各高低压配电柜及直流屏与PLC的通信方式采用RS485方式，并为监控系统预留与上级调度中心的通信接口。
（3）监控系统功能
（1）自动采集变配电设备的运行状态，对异常操作及各类事故进行分析处理；并在控制室计算机LCD上显示相关信息，具有画面提示、语音报警及事故打印等功能。
（2）自动采集每台水泵及机组辅助设备的运行状态，对异常操作及各类事故（如水泵故障、前池水位过低等）进行分析处理；并在控制室计算机LCD上显示相关信息，具有画面提示、语音报警及事故打印等功能。
（3）水泵集中控制PLC接收控制室上位计算机的控制信息，并向现地设备发出控制指令，实现自动控制，
（4）水泵集中控制PLC具有故障自诊断功能。
（5）在泵站控制室上位机可集中监视泵站前池水位、拦污栅上游水位，各水泵出口及引水管道压力。
自动显示现地各设备工作状态、故障及故障处理情况，对故障发出语音报警。
（6）自动生成所有记录图表功能，并保存于数据库中。
（7）对水泵的控制操作（起动、停止），必须输入密码方可进入操作，以确保水泵安全运行。
（8）根据泵站运行工况要求，自动完成各清污机运行或停止、闸门的开启或关闭，在线监测闸门运行工况、闸门开度、闸门前后水位、闸门事故及故障信号、清污机的运行工况及事故、故障信号。
（9）随机打印有关历史数据资料功能。
7.1.11.2视频监控系统
为实现对前池、泵室、变配电室、库区等现场情况的实时监视，了解现场的动态情况，真正实现了集中监控和管理，本站设置一套视频监控系统。
视频监控系统可通过光纤实现图像远程传输及监视，提高泵站的监控水平。
视频监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录5大部分组成。
现场摄像机输出的模拟视频信号和控制信号，经过光电信号转换传输设备处理后通过光纤传输至电厂控制中心在控制室将数字信号还原为模拟视频信号和控制信号。
模拟视频信号经分配器分配后分别供给视频矩阵设备和硬盘录像机使用，硬盘录像机将模拟视频信号压缩成视频流用于发布和存储。
硬盘录像机利用MEPG4特殊的录像处理模式，可对图像进行录入、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。
在泵站的高、低压配电室、变压器室、中控室、泵室、前池、库区分别设一台全方位遥控变焦彩色摄像机，可通过控制中心对前端任意一监控点的云台镜头进行控制。
监控系统中心可通过这些监视设备对前池、泵室、变配电室、库区及其周边地区进行有效地监视和管理。
7.1.12继电保护
根据DL400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》、GB50265-2010《泵站设计规范》的规定配置继电保护，并力求简单可靠。
高压开关柜上均配置微机型综合保护测控装置，装置具有测量和保护功能，还带有与监控系统联网的通信接口，泵站监控系统可通过其接口进行遥信、遥测、遥控。
低压开关柜各回路利用断路器自身的特性进行保护，潜水泵控制回路配潜水泵综合保护器实现对水泵电机的保护。
保护配置如下：
10kV进线保护：
电流速断保护、过负荷保护；
10kV母线：
过电压、低电压、绝缘监视；
主变压器高压侧保护：
电流速断保护、定时限过电流保护、反时限过电流保护、零序保护、温度保护；
站用变压器高压保护：
电流速断保护、过电流保护；
水泵电机保护：
电流速断保护、过流保护、过负荷保护、漏水保护、超温保护等；
低压进、出线：
采用带复式脱扣器的自动空气开关进行保护。
7.1.13测量
根据GB／T50063—2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》、GB50265-2010《泵站设计规范》的规定进行配置，并力求简单可靠。
在高压开关柜上配置微机型综合保护测控装置及综合数显表，在低压主回路、进线回路配置综合数显表。
在其它低压馈电回路设置数显电流表，均装于各低压开关柜上。
微机型综合保护测控装置、数显测量装置能对本工程配置的各测量信息进行显示、记录、报警，并通过标准通信接口与监控PLC连接。
各对象测量的信息量如下：
10kV进线：
A×3、U、W、Var、WH、VarH、COSΦ、PF；
10kV母线：
Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc、Hz；
10kV变压器出线：
A×3、W；
低压电机出线：
A×3、W、；
低压站用变进线：
A×3、U、W、Var、WH、VarH、COSΦ；
泵站现场：
前池水位、清污机前后水位、闸门开度；
7.1.14计量
主变采用高压侧计量，即10kV电源在进线侧计量，供电部门计量用的电压互感器和电流互感器安装在高压计量柜内。
站用电采用低压计量。
计量装置由电力部门提供。
7.1.15直流系统
为了给保护、控制设备提供可靠的工作和操作电源，提高系统的安全性、稳定性，并为事故照明提供电源，泵站内设置免维护直流系统一套。
直流电压220V，容量65AH。
7.1.16通讯
为了便于泵站供水、供电的调度管理，该站设置2部专用水、电调度电话。
7.1.17主要电气设备材料表
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
潜水电机
YQGN740-12,185KW
台
4
2
主变压器
SC10-1000/10，10/0.4kV
台
1
3
10kV高压进线隔离柜
KYN28A-12
面
1
4
10kV高压进线断路器柜
KYN28A-12
面
1
5
10kV高压计量柜
KYN28A-12
面
1
6
10kV高压互感器柜
KYN28A-12
面
1
7
10kV高压站用变柜
KYN28A-12
面
1
8
10kV变压器控制柜
KYN28A-12
面
1
9
0.4kV低压进线柜
GCS型
面
1
10
0.4KV低压电机软起动柜
GCS（改）
面
4
11
电容补偿柜
GCS型
面
2
12
0.4KV低压配电柜
GCS型
面
1
13
封闭母线桥
内置铜排
套
1
14
避雷器
HY5WZ-17/45
组
1
15
绝缘子及金具
套
1
16
变电站综合继电保装置
DCAP-5000
套
3
17
PLC屏
面
1
18
水位计屏
面
1
19
直流系统
220V/65AH
套
1
20
照明配电箱
个
2
21
启闭机控制箱
个
4
22
清污机及皮带传送机控制箱
个
1
23
检修配电箱
个
1
24
排水泵控制箱
个
1
25
动力配电箱
个
1
26
室外照明
项
1
27
10KV架空线
千米
7
28
10kV电力电缆
ZRYJV22-8.7/15kV-3×150
米
50
29
1kV电力电缆
ZRYJV22-0.6/1-3×120+1×70
米
360
30
1kV电力电缆
ZRYJV22-0.6/1-3×50+2×25
米
30
31
1kV电力电缆
ZRYJV22-0.6/1-3×25+2×16
米
50
32
1kV电力电缆
ZRYJV22-0.6/1-3×25+1×16
米
300
33
1kV电力电缆
ZRYJV22-0.6/1-3×6+1×4
米
500
34
1kV电力电缆
ZRYJV22-0.6/1-2×6
米
200
35
控制电缆
KVVP22-0.75/10×2.5
米
1000
36
通信电缆
米
1000
37
屏蔽电缆
DJYP2V-10x2x1.0
米
100
38
电机控制型现场接线箱
户外防水型
个
4
39
投入式水位计（含传感器及测控仪）
套
3
40
压力计（含传感器及测控仪）
套
4
41
闸门开度仪（含传感器）
套
4
42
计算机监控系统（含软硬件）
套
1
43
视频监控系统（含软硬件）
套
1
44
通讯系统
套
1
45
电缆支架、桥架
t
2.5
46
镀锌钢管
t
2
47
基础槽钢
t
0.8
48
钢盖板
t
3
49
接地钢材
t
2
50
防雷钢材
t
1
7.2供水泵站电气设计
7.2.1用电负荷
本泵站用电负荷主要为5台台潜水供水泵机组用电（4用1备），潜水供水泵型号为250QGW650-30-90，流量为650m3/h，扬程30米，配套电机为H280-6，单机容量90KW，额定电压380V，额定电流为166A，转速980r/min，效率92.6%，功率因数0.88。
装机容量450KW,计算负荷容量400KW。
其它电负荷为6台启闭机、照明、排水泵、检修、PLC等用电负荷，共计20KW。
7.2.2接入电力系统方式
本泵站是为肃宁县提供生活及工业用水的泵站，属二级用电负荷。
需两路电源供电。
经调查附近不具备两路电源供电条件，只能提供一路10KV电源，从引水泵站处接入，线路长1.5km。
另一路电源采用自备柴油发电机组。
7.2.3电气主接线
10KV侧为线路变压器单元接线，0.4KV侧为单母线接线。
正常情况下由电网供电，当主变或线路故障时，由柴油发电机组承担全站水泵机组等负荷用电。
两路电源在低压进线柜实现双电源互投。
电气主接线详见附图
7.2.4主要机电设备选择
主变容量根据计算负荷容量及站用电容量选择，选用1台500KVA新型节能能变压器，其型号为SC10-500/10/0.4500KVA。
柴油发电机组容量与台数选择根据负荷大小及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。
由于本站计算负荷不大，又采用了变频启动，机组启动平滑，无冲击电流，启动容量不超过额定容量，经计算采用1台静音型拖车式柴油发电机组。
型号为EAC420P。
10KV侧采用固定式HXGN-12开关柜，内装真空负荷开关型号为FZRN16A-12D/T125-31.5，在开关柜内配置过电压保护器。
10KV高压配电柜共2面，其中1面进线计量柜，1面变压器出线柜。
低压配电装置选用技术先进、分断能力高、动热稳定性好、结构新颖、防护等级高的GCS型成套配电柜。
断路器选用BMW型万能式空气断路器及BMM1系列塑壳断路器。
有1面低压进线柜，5面电机变频控制柜，1面低压站用电柜，1面无功补偿柜，共8面柜。
水位计屏、PLC屏均选用PK-10型，共2面。
照明配电箱选用PZ30R型，1个照明配电箱。
动力配电箱选用JXF型，7个动力配电箱。
动力电缆选用ZRYJV22型交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，控制电缆选用ZRKVVP22型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带屏蔽控制电缆，信号电缆选用RVVP型屏蔽信号电缆。
高、低压配电柜与设备之间全部采用电缆连接。
变压器与低压进线柜之间采用封闭母线桥连接。
电机与电机变频控制柜之间采用低压电缆连接。
7.2.5无功补偿
本站潜水电机的功率因数为0.88，根据《泵站设计规范》、《功率因数调整电费办法》、《全国供用电规则》及电力部门的要求对电机及变压器进行无功补偿，使功率因数大于0.9。
通过计算补偿总容量为160kvar。
采用低压母线集中补偿。
无功补偿柜内装设无功补偿控制器，实现电容器组的自动投切。
7.2.6电动机启动
5台电机均采用变频启动。
变频启动平稳，消除了启动大电流冲击，降低对柴油发电机组及变压器容量的要求，节省投资及运行费。
通过变频恒压控制使泵在一天内的平均转速降低了，轴上的平均扭矩和磨损减小，从而可大大延长泵的使用寿命。
变频启动实现水泵软启动和软停车，可以消除启动和停机时的水锤效应。
通过自动变频调速控制可节约大量电能。
7.2.7电气设备布置
在10KV电源接入处装设隔开关，采用室外杆上安装，10kV固定式高压柜布置在高压配电室内，8面低压柜、1面PLC屏，1面水位压力流量计屏布置在低压配电室内。
工控机设在中控室。
自备发电机组布置在发电机室。
水泵现场控制型接线箱布置在机组旁。
7.1.8防雷与接地
为防止感应雷电波的袭击及线路浪涌对电气设备的危害，在10KV进户处及母线上设置氧化锌避雷器。
在变压器低压侧进线柜内装设浪涌保护器。
为防止直击雷对电气设备及建筑物的危害，在变配电室、泵站及附属设施屋顶设避雷带，利用建筑物四角柱内2φ16钢筋做引下线，引下与接地极连接。
为保证人身与设备安全，所有电力设备外壳等均应可靠接地。
泵室接地装置充分利用直接埋入地下或水中的钢筋、钢管、闸门、栏污栅以及其他各种金属结构等自然接地体。
变配电室接地除利用自然接地体外，沿变配电室四周设一圈人工接地体。
所有电气设备均要接地，如变压器、高低压开关柜、发电机、照明配电箱及动力配电箱等均要与接地主干线连接，不得串接。
变配电室的人工接地及与泵室的钢筋混凝土底板中主筋构成的自然接地网用-40X4的镀锌扁钢可靠连接，形成一完整的接地网。
本泵站采用防雷接地、工作接地、保护接地、电子设备接地共地方式。
其中低压配电系统采用TN-S制接地型式。
其接地电阻不大于1欧姆。
7.1.9照明
泵站站设置工作照明和事故照明。
照明设计具体按《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）及《泵站设计规范》GB50265-2010有关规定进行。
照明采用三相五线制供电系统，照明灯具采用单独的开关分散控制。
照明光源的选用符合节能的有关规定。
工作照明电源为交流220V，事故照明采用自带电源的交流应急灯。
室内工作照明采用荧光灯及壁灯，室外厂区照明采用防水型投光灯具。
照明配线均采用阻燃型铜芯导线，敷设方式为穿钢管或PVC管暗敷。
照明配电箱内装设过载保护及短路保护的空气断路器，插座回路与室外照明回路装设漏电保护断路器。
7.2.10控制方式
本工程按“无人值班，少人值守”要求考虑控制方案，主要分为手动控制和微机自动控制。
在电机变频控制柜、启闭机控制箱、排水泵控制箱上设置远方/现地控制方式转换开关，当该转换开关打在“远方”时通过与监控系统PLC连接，实现集中控制；当该转换开关打在“现地”位置时，可实现现地手动操作。
在泵站进水池内设2台水位传感器，在各闸门上装设闸门开度仪、在供水管线始端设1台电磁流量计、在各水泵出口管道及供水管道上均设1压力变送器（带表头）并将各设备运行信号实时送至监控系统，实现对主泵、进水池水位、管道压力、流量进行集中监控。
7.2.11综合自动化系统
泵站综合自动化系统由计算机监控系统、视频监控系统及网络通信系统组成，主要实现对水泵机组、配电系统、进水池、闸门、出水管道等泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测，并做到必要数据、图象、指令的上传和接收。
7.2.11.1计算机监控系统
为保证泵站的安全运行，降低事故发生率，缩小事故范围，并简化运行工作人员的配置，降低工作人员劳动强度，提高泵站运行效率，优化调度，本泵站采用先进的计算机监控系统。
（1）监控系统组成
泵站采用集散型计算机监控系统，由设在泵站中心控制室的集中监控管理级计算机（上位机）、集中控制PLC和现场各工段的智能仪表组成。
现场仪表负责采集水泵的运行参数，并把现场实时工艺参数及时送至控制系统，由系统负责分析和判断，并发出相应的指令。
（3）监控系统通信方式
泵站PLC与上位机的通信方式采用PROFIBUS方式，各变频控制柜及闸门控制箱至PLC的通信方式采用RS485方式，并为监控系统预留与上级调度中心的通信接口。
（3）监控系统功能
（1）自动采集配电设备的运行状态，对异常操作及各类事故进行分析处理；并在控制室计算机LCD上显示相关信息，具有画面提示、语音报警及事故打印等功能。
（2）自动采集每台水泵及机组辅助设备的运行状态，对异常操作及各类事故（如水泵故障、进水池水位过低等）进行分析处理；并在控制室计算机LCD上显示相关信息，具有画面提示、语音报警及事故打印等功能。
（3）水泵集中控制PLC接收控制室上位计算机的控制信息，并向现地设备发出控制指令，实现自动控制。
（4）水泵集中控制PLC具有故障自诊断功能。
（5）在泵站控制室上位机可集中
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