泵站主接线电气设计要点分析

杨晓洁

（唐山市水利规划设计研究院，河北 唐山 063000）

泵站主接线电气设计要点分析

杨晓洁

（唐山市水利规划设计研究院，河北 唐山 063000）

随着我国经济的快速发展，对于水利设施的投入越来越多，促进了我国水利设施的建设。泵站是水利工程中的重要组成部分，其主要功用是为根据需要提供一定压力与流量的水流，根据使用功能的不同可以将泵站分为污水、雨水与河水泵站。在泵站的建设过程中除了需要做好泵站中各种泵、电机等的配套选型外，还需要做好泵站的电气主接线的设计工作，确保泵站的电力供应。本文将结合某一泵站来介绍泵站主接线设计中的注意要点。

泵站；主接线设计；注意要点

某泵站原装机容量为2×1250kW，单机设计排水流量为36m³/s，设计扬程为2.5m，采用的是高压同步电动机经齿轮减速箱与卧式轴流泵相连接的方式，经过多年的使用原有的泵容量无法满足日益发展的用水需求，通过在原有泵站的基础上对泵站进行扩建，新增装机容量3×1250kW，其单机排水流量与扬程等于原有泵的参数相一致。为确保泵站的电力供应，应当在原有供配电的基础上对其进行改造以满足其对于电力的需求。

1 泵站电源的连接方式

为确保泵站的电力供应，其电力来源于周边110kV变电站，使用LGJ-70型钢芯铝绞线，变电站与泵站之间相距2.7km，供电电压为35kV，泵站工作时持续有功功率为6600kW，需要与当地电力部门协商解决电力供应的问题。

2 泵站电气主接线设计

泵站电气主接线设计需要根据泵站实际接入电力系统的方式以及泵站的实际装机规模等因素共同决定。在泵站电气主接线的设计过程中需要遵照简单可靠、操作简便以及降低成本等的原则，在原有的泵站供电系统中进行扩建，实现“站变合一”的供电方式。在原有供电的基础场新增3台机组所配主电机，其具体参数与原泵站所采用的主电机参数相同，通过计算得出主变压器负荷侧电压等级为6.3kV。原泵k站采用的电气主接线为扩大单元接线的方式，一回35kV供电电源进线经过高压隔离开关、高压计量装置与站用变压器、阀型避雷器等共用母线连接，而后再将进线与高压隔离开关相连，而后通过使用硬母线与主变压器和电压互感器直接相连。在主变压器的负荷侧通过使用硬母线与同步电动机直接相连。为给扩建后的泵站进行供电，应当将泵站现有的电气主接线方式更改为联合扩大单元接线方式，在保留原有泵站设备线路布置的基础上在顺进线方向上增加主变压器经过高压隔离开关这1组设备间隔，这一设备间隔直接与原泵站的主变压器35kV电源侧单母线进行连接，原有的两台主变压器采用并列布置的方式，在新增加的3台泵电动机机组电源侧母线上接入干式强迫风冷站用变压器。在方案设计完成后发现，所选用的电气设备体积过大，从而设备在安装后无法满足高压电气设备布置和电气安全距离的要求。因此在原有的电气主接线方案上进行修改，在原有接的主变压器更换为新型的节能型变压器，并对其他的电气设备进行更新升级，将5台电动机通过硬母线直接与主变压器的负荷侧进行连接。更改后的方案主接线方式更为简单，适应性强、便于维护，可靠性更高。不足之处是当变电站的进线或是母线出现故障时泵站将整体无法进行工作。

3 泵站中主要电气设备的选型

3.1 泵站中主电动机的选型

根据国际出台的关于泵站设计的相关规范中指出，在泵站朱电动机的选择上主电动机的容量应当按照水泵运行时所出现的轴功率峰值进行选择，并在轴功率峰值的基础上根据实际情况乘以1.05～1.1的系数。此泵站所选用的水泵在工作时的最大轴功率为1105kW，电机与水泵之间的减速箱的传动效率为97%，因此，所选用的主动电动机的配套功率为以上三者相乘，得出配套的主动的电动机的功率为1253kW，因此，选择主动电动机的额定容量为1250kW。

在我国的泵站中，同步电动机或是异步电动机在泵站主动电动机中都有选用。在旧有的泵站中使用同步电动机较多。同步电动机与异步电动机的区别主要表现在以下几个方面：（1）结构及其配置，两个电动机的定子、绕组区别不大，主要区别表现在转子上，同步电动机的转子结构复杂造价较高，从可靠性及成本方面考虑，异步电动机是叫我优秀的选择。（2）功率因数特性。（3）转矩转速特性，此特性需要结合泵站工作时外部的负载变化情况以及电源供电是否稳定进行考虑，同步电动机的转速恒定不变，而异步电动机的转速会随着负载发生变化。（4）电机的工作效率，同步电动机的工作效率要低于异步电动机。在进行主动电动机的选择时，需要结合各种实际的情况进行综合考虑，突出泵站的实际情况，找出关键点，并依据关键点来进行主动电动机的选取。

3.2 泵站用电接线

在泵站用电接线的设计中需要满足泵站的运行和检修需求，其变压器容量应当根据可能出现的最大泵站负荷进行选取，通过计算泵站的用电负荷为416kVA，因此，选用2台400kVA油浸自冷变压器互为热备用。在主电路上使用35kV接入到1号400kVA变压器作为主进线，同时在另一路上接入10kV的电源作为备用电源，2台变压器0.4kV侧都有接空开入单母线接线，两者之间互为热备用。在两个变压器之间设置互锁和自动启用装置，确保安全和能及时进行切换。通过引入10kV电源的供电方式可以有效的避免泵站主机组的停机。在泵站所使用的变压电源中分别引自主变35kV和6kV侧两段母线，通常采用的是Y，yn12和D，yn11的接线组别。

3.3 做好泵站电气设计中的过电压保护接地

在泵站的电气设计中应当注意泵站需要注意防雷设计。为避免雷电波所产生的高电压破坏电气设备，需要在主变压器35kV母线侧和6kV侧母线PT柜内分别加装一组氧化锌避雷器做好对于电气设备的保护。同时，还应当在每一个真空断路器负荷侧都加装氧化锌避雷器等过电压保护装置，防止其因故障和正常操作时过电压击穿电气设备和高压同步电动机绝缘。在泵站的电气设计中应当采用国内联合接地方式。

结语

泵站的电气主接线设计是一项复杂的工程，本文结合某一泵站实例对泵站电气主接线设计中应当注意的问题进行了分析阐述。

[1]申娟娟，等.泵站电机采用10kV线路直接供电的工程实例[J].水利水电工程设计，2005（04）.

[2]钟丽新，等.博斯腾湖东泵站电气主接线及主设备选型设计[J].水电站设计，2006（09）.

[3].解广润，等.机电排灌设计手册[M].北京：水利电力出版社，1992.

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