自来水厂电气方案设计优化

自来水厂电气方案设计优化

丁文勇

南京水务集团有限公司

摘要：现阶段，随着社会经济的不断发展，让我国的自来水用量实现了不同程度的提升。自来水可以有效保障人们的日常生产和生活，为给人们提供充足的自来水，要求自来水厂积极展开对于电气方案的优化和调整，借助高效可行的技术手段实现对于自来水的有效净化，让人们的用水安全得到充分保障。对于自来水厂而言，电气设计非常关键，为此，笔者将结合个人工作实践，提出水厂电力设计的有效方案，为水厂提供高效可行的电气设计方案，以推动水厂电力设计的发展，更好适应人们日益增长的用水需求。

关键词：自来水厂；电气方案设计；方案优化

在水厂建设的全程中，电气设计都非常关键，通过有效的电气设计可以让水厂得以维持稳定运转，是水厂建设的一项基础工作。为此，需要积极展开对于水厂电气设计的研究，本文将以某水厂为例展开研究，从多种角度展开对于电气设计的优化，通过切实可行的设计模式，让水厂运行的稳定性得到充分保障。

1 供电电源设计研究

该新建水厂是一项综合的工业供水和民用供水项目，其供水规模约为20000m³/t。为了让水厂运行的稳定性得到切实保障，需要将水厂中的电源等级调整成二级负荷，并由附近的供电机构提供10千伏左右的电源。需要提供二路专线电源，其中一个直接使用，另一个电源装置则留作备用。要求结合水厂的总体布置方案，通过对水厂负荷分布状态的分析，在水厂二级泵房周边增设变配电所，将其规格控制为10/0.4kV，并将其当做水厂中的低压配电中心。水厂中的用电负荷通常采取水泵电动机负载的形式，且配电电压的等级一般为0.4千伏^[1]。

2 确定变压器容量和计算负荷

针对变压器的负荷量实施计算，需要借助泵类负荷等机械化设备开展，通过细致完善的工艺资料，利用Q-H法确定相应的轴功率。至于其他辅助性设备，则需通过系数法展开对其负荷量的计算，对于办公用电而言，需要利用用电指标法展开对用电负荷量的计算。该水厂总功率和视在功率的计算结果分别为345.85kW和423kVA，在经过无功补偿计算后，水厂的视在功率为358kVA。结合计算结果，并充分关注水厂建设过程中的用电负荷，发现需要借助两台315kVA-10/0.4kVA的变压器实施工作，确保两台变压器可以同时工作，同时变压器的负荷率可以保持在57%左右。一旦其中的某一台变压器设备的进线发生了问题，则可以借助自动化模式进行三级负荷设备处理，让另一台备用变压器可以更好适应二级负荷的供电需求^[2]。

3 变配电系统设计

在进行水厂建设时，需要利用具有较高用电负荷量的二级泵房，并在其测方的临近位置处设立变配电间，将其视作水厂供电点的核心，并在变配电间中配置核定电压为10千伏的配电设备，如电力配电装置及电力变压器等。对于水厂而言，变配电间是开展低压配电的最重要环节，不仅可以实现对送水泵房用电装置的合理化控制，还可以为絮凝沉淀池、砂滤池等多种不同电厂单体装置提供充足的电力。

十千伏的配电系统一般借助单母线的形式实施分段接线处理，并在系统中间位置设置相应的母联开关，利用进行开关和母联开关的形式在设备两路之间实现机械和电气互锁作用。如果设备处于运转阶段，则需进行母联合闸，将备用电源切断，由主电源承担变压器的正常工作，此时，两路电源都可以实现完整的负荷运行状态，并借助真空断路器的形式实现对于进线和馈电流程的合理控制。至于低压侧，可以借助单母线分段的形式，通过母联开关控制关节系统的分段运行。对于水厂配电室而言，变配电间是其核心设备，可以结合现场实际展开对于配电间的装备，在加药间、冲洗泵房及浓缩池等不同空间之中配备二级配电室，并在反冲洗泵房和加药间、砂滤池等空间中设置二级负荷单体，借助两路0.4千伏的电源进行供电，其中一个用作主电源，另一个则留作备用，并综合利用自动化或手动的形式实现电源切换^[3]。

4 保护计量

首先，电力保护。针对进线装置而言，为更好应对过流问题，可以通过延时速断的形式实施保护；对于变压器而言，如果发生了过流和电路温度过高的问题，则可以自动跳闸，以起到报警的作用；至于继电保护装置，则需通过微机的形式予以处理，针对不同回路展开数字化继电保护，以实现良好的数据变送效果。

其次，电力计量。通过高供高计的形式开展电力计量，并在10千伏电源的进线位置处配置相应的计量柜。为了便于业主的自主管理，要求在电机和水厂中不同建筑物中的馈电线路配置计量装置，以保障后续计量工作的高效开展。

5 无功补偿

本水厂的功率计算结果见上文所示，可以通过电力电容器的方式予以集中化补偿，通过无功补偿柜的形式，为低压配电中心提供补充容量为4x30KVA的补偿，确保在补偿结束后，电源进线位置处的功率因数可以达到0.98。

6 设备及元器件

在水厂中，一般通过铠装式装置进行高压开关柜设计，据此制作金属封闭抽出式开关柜，具有十分先进的技术，发挥出良好的安全性能。要求借助真空断路器的形式选择10KV断路器，以促进弹簧储能效果和开关操作的一体化发展，为断路器提供充足的可操作空间，提升短路电流的开断次数，同时缩短其分合闸时间，在缩小其整体体积的基础上，促进电路集成度提升，在最大限度内降低概率风险，以更好适应水厂的运行需求。挑选合理的高压配电装置，要求充分利用具有多重保护能力的微机型综合保护装置，以充分提升配电系统的稳定性，让继电保护装置的效用得以充分展现。在10千伏的系统中，直流电源装置可以发挥出良好的电源保护效用，以维持系统的正常运转，即使出现了系统故障，也可以通过铅酸免维护蓄电池直流电源屏的形式，保障系统运行的稳定性，同时，利用高度模块化的电源充电机，进行配置模式的备份，通过具有高可靠性的设备，如施耐德和ABB等，让装置运行的稳定性得到充分保障。

7 电气照明

要求严格遵循规范要求，展开对于水厂中建筑物的建设，为其配备相应的照明系统，并在变配电室和控制室提供应急照明系统，在水厂的厂区范围中，要求设置路灯，以实现良好的照明效果。至于光源，在室内一般通过高效荧光灯的形式予以照明，至于室外，则一般利用高压钠灯进行照明，要求以工作和设备维护建设的实际要求为依托进行炫光控制，以提升装置的显色指数，将控制室和配电室中的照明时间控制在2h以上，并借助蓄电池进行应急照明^[4]。

8 防雷及接地措施

要求结合地区雷暴日统计数据，展开对于工程的数据计算，按照相应的规范内容，确定具体的防直击雷保护措施。针对泵房、滤池和变电所等不同装置，采取第二类防雷建筑物措施予以设防，对其他建筑物而言，则需采取第三类防雷建筑物进行设防。至于自控设备、避雷接地、保护和工作接地，则需配备通用的接地装置，将接地电阻控制在1Ω以内，并将建筑物基础钢筋动作主要的接地装置。同时，结合电力规范的内容安装人工接地装置，通过电位联结的形式，为不同构筑物配备相应的点位装置，以实现对于感应电压的充分抑制，让相关人员的安全性得到充分保障。

结束语：城市化进程的不断发展，让我国的自来水用量日益增多。为了更好适应这一现状，要求自来水厂积极展开对于电气方案设计的优化和改造，以促进自来水厂生产效率提升，让我国现代化生产的需求得到切实满足，以此推动我国的现代化建设进程。

参考文献：

[1]杨建峰. 吴中水厂深度处理改造工程电气设计与实践[J]. 供水技术,2020,14(6):29-31. DOI:10.3969/j.issn.1673-9353.2020.06.007.

[2]王友功. 自来水厂电气自动化工程控制系统的构建方案研究[J]. 工程技术研究,2019,4(14):249-250. DOI:10.3969/j.issn.1671-3818.2019.14.117.

[3]周一敏. 自来水厂电气自动化工程控制系统的构建方案研究[J]. 建筑工程技术与设计,2020(34):4492.

[4]程光伟. 试论自来水厂加压泵站电气自动化控制技术改造[J]. 建筑工程技术与设计,2020(13):3543