河道治理项目电气工程设计的几个要点

河道治理项目电气工程设计的几个要点

李红云

南京市匠心市政工程设计有限公司，江苏南京， 210000

摘要：河道治理项目电气工程设计中涉及诸多设备，且设备分布较广、供电距离较长，设计环境相当特殊，其特殊之处就在于供电电缆选型与敷设相比于传统水务项目差别巨大。在河道治理工程项目实施背景下，本文就介绍了电气工程设计中的几点要点问题，主要结合某T电气工程项目案例展开详细分析，揭示技术要点。

关键词：河道治理项目；电气工程设计；电缆选择；保护接地；电击防护

我国早在2015年就已经颁布了《水污染防治行动计划》相关规范，希望对众多河流的黑臭水体展开整治，建立河道治理工程电气工程安全设计机制，确保电气工程设计方案实施到位。

1. 某T电气工程的河道治理项目概述

某T电气工程的河道治理总长度达到16.2km，其工程主要内容涵盖了清淤、截污、水生态、生态护岸、智慧水务等工程项目内容。其中所采用的用电设备主要为水中曝气器以及搅拌机^[1]。在某T电气工程河道治理项目实施过程中，需要对电缆进行有效选择，明确电缆类型，选择电缆截面与电压降截面，并分析保护接地与电机防护的应用技术要点。

二、某T电气工程的河道治理项目关键要点问题

某T电气工程的河道治理项目中涉及诸多关键问题，其中就包括了选择电缆、保护接地与电击防护等技术要点。下文主要结合这两点关键要点问题展开分析。

1. 对电缆的选择

在T电气工程河道治理项目中，针对电缆的选择要首先确保电缆类型正确选择，同时明确电缆截面选择，下文将展开详细分析。

1选择电缆类型

考虑到T电气工程河道治理项目中设备分布广泛，配电距离普遍较长，所以工程项目电缆全部采用到直埋技术方式，结合水中设备电缆与跨河滩敷设配电柜，确保电源电缆全部敷设于河道中。在夏季暴雨季节，考虑到河道中存在激流，因此T工程中中采用到了防水钢丝安装电缆，同时在岸边直埋电缆配合防水钢丝安装电缆。

2选择电缆截面

结合T工程项目基本特征，需要对电缆截面选择条件进行考量，分析其载流量与线路电压降变化，结合配电点设置造流曝气机，对设备内容展开计算。其配电柜设备配置长度为150m，变压器配电柜配置长度为500m，主要按照载流量选择电缆截面，确保变压器配电柜电缆选择到位。在配电点电流计算方面选择50A电流，初选电缆型号控制在1kV~5x16范围内，同时将电缆最高工作温度控制在90℃，且标准环境温度载流量控制在81A。一般来说，电缆应该埋设于土壤之中，保证环境温度控制在30℃范围内，同时环境温度校正系数K设置为0.96，而土壤热阻系数不做任何校正。另外电缆方面采用少量并联敷设方式，将敷设校正系数控制在0.85，所以电缆实际载流量I应该如下：

I=81x0.96x0.85=66.1A≥50A

上述算式电缆实际载流量I可满足要求。

在配电柜至设备电缆进行选择过程中，需要对曝气机额定电流较小这一问题进行分析，了解电缆最高工作温度，将其控制在90℃左右，同时将标准环境温度载流量控制在27A左右。如果将电缆埋设于土壤以及水中，应该将环境温度控制在35~40℃，结合查表环境温度校正系数进行分析（校正系数K=0.92），而土壤热阻系数则不作校正改动。根据每月用电点电缆进行多根并联敷设调整，且保证敷设校正系数控制在0.75。此时计算电缆实际载流量I：

I=27x0.92=18.63A≥3.8A

上述算式电缆实际载流量I可满足要求。

3选择电压降截面

再对线路电压降选择截面，并计算线路电压降。在T工程中线路功率功因数控制在0.8。设置直径为16mm²电缆单位电流长度进行分析，计算电压降，同时对电缆单位电流长度以及电压降进行分析，计算变压器设备总电压降。主要对设备端电压偏差问题进行分析，看其是否超出国家标准规定，尽量选择最大截面电缆。根据计算结果分析，对变压器至配电柜电缆实施针对性选择，保证线路电压降验算结果到位。如果线路功率因数取值为0.8，如果电缆单位电流长度直径为50mm²，将电压降控制在0.19%/(A·km),最后计算变压器至设备总电压降如下：

△u=△u1+△u2

基于上述公式对调节变压器二次侧空载电压进行分析，确保设备端电压偏差有效控制在标准规定范围内，分析设备正常运行状态。再建立适当调节变压器二次侧空载电压进行分析，将其电压偏差控制在规定范围内，如此可结合T工程电缆选择重点内容，基于线路电压内容降低来校验额二次侧空载电压。在T工程中，在选择电缆选择方面可重点划分线路，对电压降进行校验分析^[2]。

2. 对保护接地与电机防护的应用

在T工程项目用电设备进行分析，由于设备安装于户外，所采用到了TT接地系统，对处于水中无法接地的设备部分实施调整。考虑到接地电阻计算存在一定难度，所以要采用到保护接地与电机防护体系，采用TN-S系统。考虑到河道中存在渔船来回穿行，甚至部分区域还有人下水，因此需要设计电击防护，同时对其它有效直接接触防护措施进行分析，保证有效间接接触防护，优化电击防护体系，分析设备参数，选择保护接地与电机防护电缆。

在元器件选择方面，希望采用曝气机配合ABB微型断路器，建立隔离与短路保护元件保护体系。考虑到微型断路器在载流能力方面会受到环境温度变化影响，所以需要对元器件受环境温度影响这一问题进行分析。这里要分析T工程项目所在地区的极端气温（最高温度达到41.2℃）。就以40℃为例，T工程的配电柜控制电机回路过程中其回路数应该＞9。就以9为例，要分析其环境温度校正系数Kr，Kr=0.9，相互影响系数Kn=0.77,如下分析断路器的额定电流，如下：

In≥IN/Kr x Kn=3.8/0.9 x 0.76

确定断路器额定电流=6A。

在这里要分析间接接触防护，确保TN系统建立配电线路，配合过电流保护设备创建间接接触防护电气，对动作特性内容进行分析，创建间接接触防护公式如下：

Z_sI_a≤U₀

或

I_a≤U₀/Z_s=I_d

分析上述TN系统，这其中Z_s为接地故障回路阻抗，I_a为保证保护电器体对地标称电压。另外可采用剩余动作保护电器，然后举例验算结果，对接地故障电流I_d进行分析，了解接地故障回路与变压器、曝气机之间关联关系，建立两段电缆，分析供电电缆长度，在计算过程中忽略变压器阻抗，最终建立高压侧系统^[3]。

总结：

综上所述，河道治理项目电气工程设计需要结合理论实践，首先正确选择电缆，确保设备运转正常，最大限度减少电能损耗问题。在整个过程中，需要做到对接地内容的有效保护，优化调整电击防护措施。基于元器件动作调整满足现场项目施工过程，避免出现电击事故问题，确保达到工程施工预期效果。

参考文献：

[1]张萌萌. 城市河道治理自动化控制系统的应用[J]. 今日自动化, 2019, 000(007):P.50-51.

[2]郑源. 赤水河复兴集镇河段治理工程生态防洪堤设计探讨[J]. 中国水能及电气化, 2019, 166(01):44-48.

[3]修建辉, 陈琦. 河道治理防洪堤工程堤身结构设计探讨[J]. 珠江水运, 2017,503(07):97-98.