污水处理厂供配电系统设计

2015-04-16赖英

建材与装饰 2015年27期

关键词：供配电功率因数变电所

赖英

（中机中联工程有限公司　重庆市　400039）

污水处理厂供配电系统设计

赖英

（中机中联工程有限公司重庆市400039）

污水处理厂供电系统可靠性是一项繁杂的系统工程，其显著的特点就是技术与管理的结合，是全员全过程管理。而这个管理过程涉及到设计、安装、运行、维护、试验等诸多方面和因素，牵涉到输配电、用电等各个环节的科学控制。本文重点就污水处理厂供配电系统设计进行了研究。

污水处理厂；供配电；系统设计

引言

污水处理厂供配电工程设计过程中，在遵循相关设计规范的情况下，兼顾系统的安全性与经济性是非常必要的，本文主要对污水处理厂供配电工程设计进行研究，希望对实际的供配电系统设计工作具有一定的参考价值。

1　污水处理厂供配电系统设计

1.1污水处理厂负荷的计算

在开展污水处理厂供配电工程设计的过程中，对其总的负荷开展计算是非常必要的，这主要是由于在车间变电所的变压器上存在功率损耗，在对变电所的总降压开展计算时，需要对相关的功率损耗予以全面的考虑，这样才能进行全厂总变电所高压侧负荷、总功率因数等值的计算。为了能够对计算结果进行对比分析，还需要详细地列出相关的负荷计算表。

1.2污水处理厂总变电所位置的选择

在选择供配电系统总变电所的位置时，需要在考虑高压电源进线方向等影响因素的基础上，选择出合理的位置，总变电所的位置应位于污水处理厂负荷中心，临近用电量较大的厂房。在确定变压器容量及台数的过程中，不仅要对全厂的负荷进行详细计算，还需要综合土建与工艺等方面专家的意见，以便于能够很好地满足污水处理厂将来的扩建与备用需求。

1.3污水处理厂总变电所主接线的设计

在污水处理厂总变电所主接线的设计过程中，要保证其可靠性与安全性，一般采用高压双电源供电方式，电房之间环环相扣，灵活地转供电；同时还应该考虑到未来设备维修的方便性与可操作性。

1.4厂区高低压配电系统的设计

厂区的高压配电系统是整个污水处理厂供配电系统设计过程中非常重要的设计内容，在开展相关设计的过程中，不仅要保证其能够很好地满足相关设计条件，还要考虑其经济合理性，依据场内负荷的实际情况，综合考虑总变电所的位置、负荷布局等因素，然后再确定出厂区配电电压，根据变电站及高压进线不稳定等情况可以考虑选用有载调压油浸式变压器。高压柜应选择铠装移开式中置柜，方便日常操作，低压柜应选择开关方便更换、造价相对便宜的固定式开关柜，当2台或以上变压器联络使用时，应有可靠的联锁功能；低压电流通常较大，对于1250kVA及以上的变压器，其低压侧至低压总进线柜宜采用封闭母线槽连接。

1.5保护装置的设计

由于工频电气量参数会随着电力系统的变化而发生一定的变化，一旦电力系统中出现短路故障，就会导致工频电气量的相关参数发生变化，因此在供配电网络的设计过程中，需要依据系统实际特点，设计出相关的继电保护装置，保护一般分为过流、速断、零序、瓦斯等形式；另一方面，在变电所高压侧与低压侧电气设备的选择过程中，应将各个回路所对应的额定值、计算负荷、短路电流计算数据等作为依据开展选择，在作出初步的选择之后，还需要对其开展热稳定检验与力检验。为保证电气设备的选择与校验的合理性，还需要开展继电保护装置的整定计算，这就涉及短路电流的计算问题，在实际的计算过程中，可以依据无限容量系统供电开展短路电流的计算，依据系统运行方式的不同，结合相应的短路参数，计算得到各个点的两相及三相的短路电流；继电保护过程中，针对大型的用电可靠性要求较高的污水处理厂，应选用直流屏供电，直流屏选取要合理，不宜过大或过小，应根据需用保护的断路器台数进行选择。

2　水厂节电技术探讨

2.1优化供电电气的选型和设计

（1）合理安排配电中心位置。由于供电线路导线电阻的存在，电力传输时会造成大量的电能损耗，通常，供电传输线路造成的电能损耗占所输送电能的5～7％。输电线路导线的损耗和导线电流的平方成正比，与电压的平方成反比，因此，将10/0.4kV低配间直接安排在二级泵房、冲洗泵房等负荷中心，可以较大幅度减少供电线路损耗。

（2）采用无功功率补偿措施。水厂水泵均采用交流异步电动机，因设计及使用等方面的原因，电动机自然功率因数一般约为cosφ=0.7，对异步电动机进行无功功率补偿，可显著提高功率因数、节约电能。对于二级泵房10kV变频调速电机，其变频调速装置为成套产品，调速范围可保持高功率因数（>95％），无须使用外部功率因数补偿装置；对于定速泵则可采用单机补偿方式，补偿后使电动机功率因数>90％。通常在二级泵房和冲洗泵房旁的10/ 0.4kV低配中心低压侧每段母排处设电力电容器集中补偿方式（配无功功率自动补偿控制器），补偿后功率因数达到90％以上。

（3）合理选配变压器。据文献记载，非晶合金铁心变压器的铁损仅为硅钢变压器的1/5，选用非晶合金铁心变压器将显著降低变压器铁损，减少电能损耗。同时，应合理配备变压器容量，实践证明，当负载容量为认定容量的65～75％时，变压器效率最高，损耗最小。据有关资料分析，变压器处于最佳经济运行状态时可使变压器能耗下降10％左右。

2.2改进低压配电的无功补偿

无功补偿的主要包括集中式和分散式两种补偿方式。分散式就地补偿的主要优点就是简洁并且可靠性好。这种方式的补偿只需要通过将一个合适的电容并联到用电器上即可实现，这样不仅省去了一些不必要的保护设备，还能增大电网的功率因数，减小线路的损耗，并避免了路末端产生严重的电压波动现象。污水处理厂的用电负荷一般都不分散，所以可以使用低配带电的集中式补偿。

2.3改进照明系统

污水处理厂的照明系统主要是迎来增强工作人员操作时的视觉观察。因此，在可以符合工作人员视觉观察要求的基础上应该尽可能的降低照明系统的电能损耗，并积极利用太阳能。国家有关照明标准对具体施工环境做出了详细的照明标准说明，所以在设计时应当尽量符合相关照明标准。污水处理厂的照明设施主要分布在办公大楼、车间室内、厂区室外等地，其照明需求量较大，所以照明系统的设计应当尽量做到自动化控制开关，充分利用声控、光控、时空以及区域控制等智能开关进行最大程度的电能节约。

2.4自动控制系统的优化

对自动控制系统的优化应当主要做到：选取抗干扰能力强的设施设备，增强其工作的可靠性能、安全性能以及稳定性能；争取做到投入最低，性能最好的高性价比设计；保证可以对系统进行相应的系统升级和改造，增加系统的拓展性能；要求自动控制系统的各个软硬件组成部分具有较好的通用性，使其可以进行随时更换；系统必须可以进行多方面的控制工作，使其拥有一定的兼容性；力求保持系统的开放性，以此满足污水处理厂的各种生产工作要求。

根据污水处理厂的工作环节、设施厂房的分布以及工作管理等需求，自动控制系统可以设计为集散式的控制系统。整个系统设置为三个级别，分别为各区域设备信号、操控站以及集中操作站，各个级别之间可以通过相关的控制网络进行沟通，及时进行信息的传递沟通与分享。