农村小型电排站电气设计及设备选型

陈亮

摘 要：  电排站是保证农村泵站等电气设备运行稳定性的重要基础，其设计合理性以及设备选型科学性至关重要。本文以农村小型电排站为例，对其电气设计及设备选型要点与对策进行了重点探讨。

关键词：  农村;小型电排站;电气设计;设备选型

【中图分类号】TV734     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）06-0138-01

在农村水利工程建设与规划发展中，电排站发挥着非常重要的作用。而小型电排站设计中涉及到众多泵站，这在发挥其排水功能的同时可以为农村的农业生产提供必要的水资源。而电气设计以及设备选型的合理性关系最终电排站设计的整体质量，加强其科学设计研讨意义重大。

1 主变压器设计及选型要点

1.1 强化容量选择和电机启动方式之间的联系性。

农村小型排电站设计中所涉及到的电压线路等级与电动机分别为10kV和0.38kV，所以在对其变压器进行设计与选择期间适宜确定10/0.4kV这一基本规格，同时设计中需要尽量降低整体建设成本。如果回路当中所涉及到的电动机容量比30%总变压器容量更小，那么其所形成的瞬时电流达到了7倍的平均额定电流值，相应的母线电压压降缩减幅度会控制在15%之内。正常会采取如下述两种处理方式：其一，可以采取全压直接驱动方法，即基于放大变压器的实际容量，适当地提高其基端的启动电压。但是却容易耗费比较多的成本，并且会浪费比较多的变压器容量。其二，降压启动方式。该种设计方式在于通过额外增设一台匹配降压启动装置来缩小电动机启动对整个电路带来的冲击与影响，显著改善电动机运行的可靠性与安全性。

1.2 强化容量选择和水泵轴功率之间的联系性。

在选择主变压器容量期间，通过对比电动机功率和水泵轴功率可知而知二者之间存在比较大的差距性。一般农村小型电排站的对应装机功率为2×200kW，而水泵轴功率的单机峰值可以达到180.3kW，所以要结合实际的运行和使用需求来专门选择和应用适宜的电压变压器。根据实际计算与分析可知，如果依据电动机功率来对变压器的类型进行选择，那么最终所设计的容量会超过20%以上，同时整个电路当中配套的继电器、电缆规格以及开关总闸等都要注意提升对应的自身等级，提高成本的投入力度。

1.3 选择适宜型号的变压器设备。

伴随着可持续发展战略的推广和普及，环保、节能等要求越来越高，所以设计阶段中的变压器型号选择同样需要考虑其节能性。在实际的应用过程中，基于型号的不同可以将油浸式变压器划分为S7～9三个基本规格。如果容量保持一致，S9型号的变压器在空载或负载运行下的损耗率都更低，尤其是结合我国相关方面的管理规章与制度可知，当前农村小型电排站设计中已经不允许使用S7型，所以在实际的变压器选型过程中可以尽可能地运用S9型。

2 站用电设计及选型要点

在站用电设计及选型阶段，一般农村小型电排站中重点考虑下述几个方面的内容：其一，以电排站周边的电网电源作为能源供应主体，为电排站处于休整期时提供充足的电能，而不必须要专门家舍站用变压器设备。其二，要科学假设专门用的站用变压器，一般其高压侧需要同自主变压器高压端进行连接，而其低压侧则相应地使用0.4kV的专用变压器。其三，可以从电动机母线上面直接取得站用电所需的电能。

3 电动机设计及选型要点

3.1 电动机的选型。

水泵负载和电排站之间会相应地设置电机，其在排涝阶段时会一直保持持续性作业，不需要进行频繁启动操作，所以在对水泵进行设计或选型期间要确保额定功率要适当地大于其负载功率，这样可以保证其更好地处于最佳运行状态。通常而言，农村地区常用的小型电排站设计与选型中需要综合考虑后期维护以及综合成本投入等因素，尽可能地选择配套于水泵的恰当类型的交流异步电动机。比如，如果不需要过大的启动玩具，那么电动机可以选择鼠笼型，否则则可以应用绕线式，力求通过恰当类型的电动机来全面提升电排站设计的整体效果。

3.2 电动机的启动方式设计。

在对异步电动机的直接启动进行设计期间需要首先對启动瞬间电流峰值是否显著大于额定电流，或者启动状态下转矩是否达到水泵转矩限值等进行综合考虑，这是保证启动方式设计效果的重要保障。因此，在实际设计电动机启动方式期间，可以结合所选电动机的具体类型选择差异化的启动方式，具体如下：

（1） 针对鼠笼型的电动机启动而言，其可以分成全压直接启动方式与降压启动方式两种类型。其中前者主要是电动机载荷的理论电压降小于15%额定电压的条件下;后者则是面向于中大容量的电动机（>15%额定电压），否则如果直接启动那么可能会给干路电压造成严重的冲击。在启动电动机期间，电压降同主变压器与系统容量、工作机组数量等之间都具有紧密联系，并且一般变压器容量与系统容量之间表现为正比关系。

（2）针对绕线型的电动机启动而言，主要适用于大容量或中容量电动机且面对重型荷载的启动作业。在实际的处理过程中，可以借助串接电动机和电阻的方式来对启动电流本身的峰值进行缩减，以此可以大大增加实际的转矩。如果该种类型的电动机本身需要进行频繁启动，并且电机本身具有比较小的电机容量，但是却需要在短期时间内反复进行启动作业，那么就会持续通过比较大的电流，且会持续很长一段时期，这样必然会释放出比较多的热量，容易诱发比较严重的安全事故。针对这种情况，可以在对电机启动进行控制期间采取外接电阻的方式，这样可以避免反复启动该种类型电机而诱发发热安全隐患，相应的热量实际上转嫁到了所外接的电阻上面。

3.3 电动机的启动器设计及选型。

在当前的农村小型电排站设计过程中最为常用的电动机类型为鼠笼型，其一般会采取软启动器或自耦降压启动器两种设计及选型方案。但是它们本身各有各自的优点与不足，具体表现如下：

（1）针对软启动器而言，结合实际的启动过程数据可知，可以通过记录软启动器的相应电机特性曲线数据的基础上，相应地绘制成专门的曲线图。如果绘制所得到的性能曲线具有良好的平顺性能，那么可以具有很强的启动电流调整性，相应的稳定运行时间也比较短。

（2） 针对自耦减压启动器设计及选型而言，其实际应用中容易增加启动电流，这样会严重冲击设备，这种启动方式表现为一段段构成的梯形队列方式，并且整体的启动器设备操作起来比较笨重，但是其实际的使用寿命要远大于软启动器。

总之，小型电排站是农村地区一类重要的水利工程基础设施，要从设计视角与实际应用视角进行综合设计，针对变压器、站用电、电动机以及电容补偿的设计与选型，要结合实际的需求和要求进行科学设计和合理选择，保证可以更好地发挥其在提升电排站设计效果方面的积极作用。

参考文献

[1] 陈杰.探究中小型电排站电气设计及设备选型[J].价值工程，2019，（23）：153-154.

[2] 欧建波.华容县后山矶电排站电气设计[J].湖南水利水电，2018，（6）：84-85.