苏丹ASSALAYA增压泵站电气一次优化设计与设备选型

马翠萍

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

苏丹ASSALAYA增压泵站电气一次优化设计与设备选型

马翠萍

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

苏丹ASSALAYA增压泵站设计根据当地灌溉引水泵站运行可靠性要求，苏丹业主在设计招标书中对水泵机组、配套电机及附属设备的运转性能和制造工艺都提出了严格要求。在投标设计中对我国配套出口的电气设备制造商也提出了满足在苏丹特殊运行环境下的技术要求。为了中标，根据当地的气候条件及操作维护简便，中压电气装置均采用户内式。考虑安装、维护的方便及断路器本身的开断寿命和运行的可靠性，选用真空断路器。主水泵电动机选用异步电动机，根据当地电网情况及对起动电流的要求，选用优质的液体电阻起动器启动方式。

ASSALAYA泵站；电气一次优化设计；设备选择

1 泵站概述

苏丹ASSALAYA泵站位于首都喀土穆以南约50km的白尼罗河右岸，属于热带沙漠气候，高温少雨。相对湿度50%～85%，最热月平均气温为36℃，最热日平均气温为40℃，历史最高气温为55℃，最凉月平均气温为15℃。泵站站址海拔高度为409.08m，是一座灌溉引水泵站，装设6台8.2m3/s静扬程为4.2～6.2m的轴流泵、850kW主电机，并配以2台容量均为6300kVA、变比为33kV/11kV的降压变压器组成的变电站。

2 接入系统方式

苏丹增压农业泵站采用33kV双电源供电，分别从距离50km以外的马吉斯变电站及距离35km以外A/F变电站引接导线截面积为185mm2架空线，正常时两路进线分别投入，互为备用。若其中一条线路出现事故切断，可手动投入另一条线路以保证泵站可靠运行。

本泵站总负荷约为5350KVA，计算电流为94A。导线的载流量满足规程要求，但由距50km变电站供电时线路压降达10%，基本满足要求，要求电力系统供电频率偏差为±0.5Hz，泵站33kV母线处电压偏差为±5%。

3 电气主接线比选

设计比较了2个电气主接线方案。第1方案，选用1台容量为12500KVA的主变压器，降压至11kV后以单母线供6台850kW电动机用电。第2方案，选用2台主变压器，每台容量为6300KVA，降压至11kV后以单母线分段形式供6台850kW电动机用电。

经技术经济比较可知，第1方案中主变压器的铁耗较少，且能节省电气设备初次投资，但供电可靠性较差。而第2方案则与此相反，电能损耗及初次投资均较大，却能保证供电的可靠性。考虑到本泵站对苏丹首都喀土穆工农业供水的重要程度，最终选取了第2方案，即采用2台主变压器供电方案。

考虑到苏丹的气候条件及操作维护简便，中压电气装置均采用室内式。

为安装、调试、维护的方便及断路器本身的使用寿命与可靠性，选用真空断路器。

为了操作简便及继电保护的要求，确定主接线母线联接方式采用断路器联接。

主水泵电动机选用绕线式异步电动机。根据当地电网情况及对起动电流的要求，选用国产安全可靠的液体电阻起动器，使起动电流能保持在电动机额定电流的1.2倍以下，满足要求。

为对大容量电机的无功消耗进行可靠补偿，经论证采用每台电机就地补偿方式，装设1台540Kvar的补偿电容器，并配以串联电抗器。站用电按远期负荷考虑，选用2台分别接于2段11kV母线上的低损耗S7-250/10型电力变压器。2台站用变压器同时供电。当投运的一路出现故障切断时，可自动切换至另一路供电，保证供电的可靠性。

4 主水泵及主电机性能复核

4.1 主水泵性能复核

根据标书及对外合同确认水泵型号为1800ZLB－6.2轴流泵，因此，对水泵性能复核。水泵在静扬程6.2m时，叶片安装角度为＋4°情况下，流量为8.3m3/s，满足标书中规定水泵过流量不小于8.2m3/s的要求。

4.2 主电机性能复核

根据标书及设计合同确认的主电机型号为YRL850－20/1730，因此，对主电机性能复核。

配套的电机性能参数如下：

（1）型号YRL850－20/1730； （7）绝缘等级F；

（2）额定功率850kW； （8）防护等级IP44；

（3）额定电压11kV； （9）效率93.77%；

（4）额定电流64A； （10）功率因数0.742；

（5）额定转速294r/min； （11）电机总量22.5t。

（6）额定频率50Hz；

水泵正常运行的最大轴功率725.8kW，配套电机功率为850kW，电机功率与水泵轴功率之比为1.17，满足规范规定。

5 中压电气设备选择

5.1 主变压器

6台主水泵电动机正常运行时每台水泵轴功率最大为725kW，计及电动机额定效率0.92及补偿后的功率因数0.9，忽略站用电负荷情况下，主变压器的额定容量应大于或等于5253KVA。选用6300KVA容量等级的电力变压器。

以5台主水泵电动机正常运转，最远的1台电机启动进行计算可知，电动机电压母线残压为91%。如果开关柜引至电动机的电力电缆截面积选用为95mm2，机端残压仅为90%，大于规定值（85%）。

5.2 静电电容器组

按计算每台水泵电动机以所配的静电电容器组将电动机功率因数由0.7补偿至0.9，须装设1台容量为540Kvar的静电电容器柜。为减少投入电容器组初瞬间的冲击电流每台电容器组串接1组电抗器。由于本站电动机与静电电容器组同用1组断路器，因此可能在断路器断开、水泵反转时呈发电状态。若配置不当，将可能出现高电压，导致设备损坏。按国内《电力电容器设计规程》的规定，为防止上述情况的发生，静电电容器组电流应小于电动机空载电流的90%。本站电动机空载电流等于32.48A，静电电容器组电流等于28.3A，符合安全运行规定。

5.3 中压开关及电缆

因现缺乏苏丹电力系统的详细数据，假定泵站中压架空进线始端的短路容量为1000MVA，等同于一般同电压等级开关设备的遮断容量。经计算，若仅投运一台主变压器，泵站变电站33kV母线及电动机11kV电压母线发生三相金属性短路时的三相短路电流最大值见表1。因11kV母线上异步电动机容量较大，计算内计及其反馈电流。

表1 三相金属性短路时的三相短路电流的最大值 单位：kA

中压开关及电力电缆均按额定情况进行选择，按短路情况校核。计算成果见表2。

表2 中压开关及电力电缆选择成果表

6 中压电气设备布置

主变压器采用室外布置方式，靠近中压配电装置室。33kV中压开关柜布置于副厂房内二楼专设的开关室内，11kV柜布置于副厂房内该室底层。站用电变压器采用室内式，安装于副厂房内。中压补偿电容器柜按照防火要求设于副厂房内二楼单独的房间内。33kV架空进线以软导线引入室内33kV中压配电柜，再以硬母线与主变压器联络。11kV中压开关柜与主变压器及各台水泵电动机、补偿电容器组之间均以中压电力电缆联接。

副厂房底层设有低压动力屏、动力屏与站用变压器。各用电负荷间均以低压动力电缆相连。中央控制室布置于靠近主厂房的副厂房底层控制室内，以便于运行人员观察机组运转情况。室内装设控制台及控制屏。主厂房内每台电机旁布置起动柜及机组自动柜。

7 结语

通过这项境外工程的投标优化设计，合理选择高性能的水泵机组、配备国内先进的中压电气装置，根据当地电网情况对大型异步电动机起动电流的要求，选用液体电阻起动器起动方式。设计方为国内供货厂家提出特殊制造技术要求来满足泵站运行条件。为了满足国外设计市场需求该项涉外工程从设备选型做到技术经济合理，电气布置便于运行维护；电气设备配置优化选

择了国内性能可靠、技术先进的知名品牌，在设计投标竟争中获得中标，本工程已建成投入运行。

［1］水电站机电设计手册编写组.水电站机电设计手册［K］.北京：水利电力出版社，1982.

［2］钢铁企业电力设计手册编委会.钢铁企业电力设计手册［K］.北京：冶金工业出版社，1986.

［3］SDGJ14—86，导体和电器选择设计技术规定［S］.

［4］GB/T 50625—97，泵站设计规范［S］.

［5］GB/T.6451—1999，三相油浸式电力变压器技术参数和要求［S］.

［6］戈东方.电力工程电气设计手册/电气一次部分［K］.水利电力出版社，1989.

［7］孙广瑞.菲律宾巴纳旺泵站电气主线设计［J］.水科学与工程技术，2009（3）：48-50.

［8］湖北省水利勘测设计院.大型电力排灌站［M］.北京：水利电力出版社，1984.

TV734

A

1672-9900（2010）03-0074-03

2010-03-18

马翠萍（1951-），女（汉族），河北迁西人，高级工程师，主要从事水利水电设计工作，（Tel）13821267238。