泵站供配电系统设计的思考

泵站供配电系统设计的思考

张梅牛芙蓉董霄

陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001

摘要：我国影响泵站电气设计的原因很多。设计人在进行设计工作前，应当广泛收集与本工程有关的资料。与施工单位充分沟通，听取管理单位的意见和建议，要以国家和行业的规程规范为指导，以设计实用性为主，才能设计出优秀的成果。

关键词：泵站；供配电；设计；

随着科技的飞速发展，我国的防洪业也紧跟其上，尤其是泵站供配电系统设计分析，是工业建设中非常普通但又非常重要的一项工作。

一、泵站供配电系统设计中存在问题

1.设计中的配电设备不合理。有些开发商，注重利益，为了节省资金，所以采用了一些落后低标准的配电设备，超期运行的结果，埋下了不可忽视的安全隐患。由于设备的不合理，导致了一系列的安全故障。

2.环境不合格。不少配电所的位置安装不科学，一旦遇到连雨天或者潮湿的气候，配电变压器就很容易受潮，进水而损坏。有的环境，通风性差，隔热性差，这样自然就不可避免那些机器的损耗。另外，独立的检修和消防通道有待完善，这样不仅影响设备的正常工作，还会给在处理配电设施事故的维修人员带来不小的麻烦。

3.缺乏监测手段。为了及时掌握配电变压器的运行状况，我们应该在泵站的配电所要有着良好的监测手段。而现实中，往往忽略了这方面的设计，这样就存在了一些安全隐患以及维修时的时间和财力的浪费。

4.泵站供配电系统常见故障统计与分类。根据数据表明，泵站供配电系统常见故障一共多达12种，在这些故障中，由外力破坏引起线路的相间短路与接地故障和因负荷过大、发热保护失效引起的断路器故障出现频率最高。推究其因，有的是设计中考虑不周而导致的，有的是产品质量不合格引起的安全事故，还有的是由于安装不规范、维护检修不到位、运行处理不得当、管理上的漏洞等引起的安全故障。

二、泵站供配电系统设计的思考

1.变压器分析。《供配电系统设计规范》(GB50052-95)第6.0.7条规定:“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D,ynll结线组别的三相变压器作为配电变压器”。尽管TN系统中采用D,ynll结线组别的变压器比较普遍，但仍有设计人员在泵站设计中选用Y,yn0结线组别的变压器，对此设计人员一定要引起足够的重视。基于D,ynll结线比Y,ynO结线的变压器具有以下优点:一是有利于抑制高次谐波电流。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成三角形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。二是有利于单相接地短路故障的切除。因D,ynllI台母线电压互感器柜和1台母联柜结线比Y,yn0结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，有利于单相接地短路故障的切除。三是能充分利用变压器的带负载能力。Y,yn0结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，严重地限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器带负载能力的充分利用;而D,ynll结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，甚至可达到相电流的100%，使变压器的容量得到充分利用，这对单相负荷容量大的系统是十分必要的。因此在TN及TT系统接地型式的低压电网中，设计人员应推荐采用D,ynll结线组别的配电变压器。

2.热缩材料分析。设计人员在设计时往往对断路器、漏电开关、设备接地等方面比较重视，容易忽略母线绝缘问题。有些泵站开关柜柜内母线裸露或者是母线接头裸露，打开柜门就可以直接接触到母线带电部分，没有任何遮挡，给运行管理带来了一定的安全隐患。因此，设计人员应在施工图或技术条款中详细说明母线必须绝缘。目前最有效的做法是采用热缩材料。热缩材料又称高分子形状记忆材料，是高分子材料与辐射加工技术交叉结合的一种智能型材料。普通高分子材料如聚乙烯、聚氯乙烯等通常是线形结构，经过电子加速器等放射源的辐射作用变成网状结构后，这些材料就会具备独特的“记忆效应”，扩张、冷却定型的材料在受热后可以重新收缩恢复原来的形状。热缩材料的记忆性能可用于制作热收缩管材、膜材和异形材，主要特性是加热收缩包筱在物体外表面，能够起到绝缘、防潮、密封、保护和接续等作用，收缩材料的径向收缩率可达50%一80%。使用热缩材料，不仅可以有效防止带电裸母线所造成的人身伤亡事故，还可以有效地杜绝泵站普遍存在的小动物短路故障;防止污闪、雨淋、凝露闪路的发生;防止盐雾及有害化学气体对母线的腐蚀，防止单相对地短路所致过电压电气故障;防止冰柱、粘雪所致放电故障，防止异物搭接所致电气故障等。

3.照明分析。深照型工厂灯光效高、平均寿命长，许多图集和手册在厂房照明设计时习惯选择这种灯具。但深照型工厂灯一般安装在泵房正中央的屋面下方，净空高度一般都在8m以上，工作人员必须站到桥式起重机的桥架上才能进行灯具维修，维护非常不方便。汲取了早期泵站照明设计的经验教训，取消了深照型工厂灯，改为在轴柱上安装立式荧光灯，解决了灯具维修的问题，只要增加灯具的数量就完全能够满足泵房的照明要求。

4.供电部门的规定分析。各个城市的供电部门针对本地实际情况制订的特殊规定，设计人员一定要熟悉。这些特殊规定需要设计人员通过各种途径进行收集。特别对于初步设计完成后立即进行招投标的项目，设计人员最好能及时与当地供电部门沟通，防止设备抵达施工现场再退回更换或者整改，这样不仅给设备供货商造成了一定的经济损失，而且也影响了工期，同时给设计人员也造成不必要的麻烦。

5.主接线分析。《泵站设计规范》只对主接线的原则进行了简单的叙述，没有具体说明。设计图集中最常用的双电源方案主接线形式是单母线分段接线，两端对称布置，设置2台计量柜、2台母线电压互感器柜和1台母联柜。这种主接线形式的可靠性很高，一段母线故障不会影响另外一段母线的运行。实际应用过程中发现这种主接线形式使用的配电柜数量较多，对于一些装机容量较小、装机台数较少的泵站来说，增加高压配电室的建筑尺寸很困难，而且增加的土建投资也较高。经过研究对比后，参考环网供电方案对主接线形式做了改进，采用单母线不分段形式，减少1台计量柜、1台母线电压互感器柜和1台母联柜。这种主接线形式不仅有效减小了高压配电室的土建尺寸、降低了土建造价，而且节省了电气设备直接投资，效益非常明显。

三、提高泵站供配电系统可靠性的措施

1.供配电系统设计第一关。供配电系统设计关为泵站供配电系统可靠性的第一关，选择合理的供电运行方式必须要考虑到负荷的实际情况。另外，合理配置保护元器件，要学会再设计中科学合理地应用熔断器、空气开关、继电保护等元器件。电流互感器及电压互感器(PT)作为线路保护器件，一定要选择合适的选取值。

2.设备安装质量第二关。泵站常用配电设备应该严格按照《电气装置工程施工及验收规范》标准进行安装。另外，关于电气设备检查、检修制度，工作人员应该严格执行，排除潜在的隐患，确保电气设备正常运行。在每年汛期开始前及结束后，高、低压配电装置应该进行一次全面、细致的检查。对灰尘进行清理，仪表进行细心检测。另外，负责部门还要重视旧供电系统的改造和科技资金投入。

3.加强供配电设备的巡视和运行管理。严格按照泵站运行技术管理要求，配电设备的巡视和配变负荷的监测工作，要进一步加强。对故障回路，要寄予重视，重复检查。另外，还应该加强泵站的用电管理制度建设。

总之，影响泵站电气设计的因素很多,设计人员在开展设计工作之前应广泛收集跟本项目有关的信息和资料,要与建设单位充分沟通,要认真听取管理单位的意见和建议,要以国家和行业的规程规范为指导,以设计实用性为主。

参考文献：

[1]骆晓花.谈泵站供配电系统设计的思考.2017.

[2]王雪如.关于泵站供配电系统设计的思考.2018.