太浦河泵站电气一次设计

　

摘要：本文介绍了太浦河泵站工程电气一次设计中的电气主接线、主要电气设备选择及电气设备布置、接地设计等内容。

关键词：太浦河泵站 主接线 电气设备 布置
1 泵站概述
　　太浦河泵站是太浦河工程的重要组成部分，其等别为I等大（1）型规模，主要建筑物包括泵房、拦污栅闸、公路桥、进出水渠、变电站等。泵站装有单泵流量为50m3/S、设计扬程1.69m、斜15°轴伸式轴流泵及配套1600kW异步电机6台，配套电机与水泵之间通过齿轮箱连接。设计总流量为300 m3/S。
2 主接线及站用电接线设计
　　根据泵站负荷容量及等级，确定泵站进线为1路35kV进线，经隔离手车、计量PT、CT及避雷器、母线PT、进线开关等至一台35/6kV主变降压至6kV，主变低压侧接6台6kV高压异步电动机及1号站用变，采用单母线接线。为保证站用电负荷的可靠性，泵站另有一路10kV电源经负荷开关接2号站用变高压侧。站用电0.4kV侧为单母线分段接线，1号站变主要负担机组运行时的辅机负荷，如稀油站，技术供水泵、液压启闭机闸门油泵等，2号站变主要负担泵站照明、空调、检修等负荷，两台站变通过0.4kV分段断路器互为备用。对于比较重要的负荷如消防供水泵、技术供水泵、稀油站等由两段母线分别引一路电源在末端进行自动切换。在两段母线上分别配置低压电容器组进行无功补偿。在35kV进线处设高压计量，在2号站变10kV进线处设高压计量，对照明负荷在低压侧设单独计量。
3 主要电气设备选择
3.1 配套电机
3.1.1 容量及电压等级
　　根据《泵站设计规范》（GB/T 50265-97）第10.3.2.1条规定，主电动机容量按水泵运行的最大轴功率并留有一定的储备，储备系数宜为1.05~1.10。水泵最大轴功率N轴 约为1300kW，则配套电机N电=（1.1×N轴/96%）=1490kW（式中96%为齿轮箱效率）。按电机容量系列，选择电动机额定功率为1600kW。
　　对于相同容量相同转速的电动机，10kV电机比6kV电机价格要高20%~30%，二者的技术性能相近。泵站进线电压等级为35kV无论选用10kV或6kV电机均需要配置降压变压器，因此选定电机电压等级为6kV。
3.1.2 同步电动机和异步电动机的比较
　　在初步设计及招标设计阶段，配套电机选用的是同步电动机，在施工图设计阶段，业主要求对同步电动机及异步电动机进行详细技术比较后再作出选择。经过调研及征询一些专家的意见，得出：由于太浦河泵站在机组转速和转矩方面无特殊要求，因此选用同步电动机和异步电动机都能满足泵站正常运行的要求。异步电动机因结构简单，在运行、维护及可靠性方面要优于同步电动机。在价格上异步电动机也比同步电动机便宜。近年来，在上海地区的泵站工程中采用异步电动机较多，运行部门已取得了丰富的运行经验。综合以上几点，太浦河泵站最终选用了异步电动机的方案。
3.1.3 补偿方式
　　对于泵站来说，异步电动机的无功补偿有集中补偿和现地补偿两种方式，太浦河泵站采用现地补偿方式。集中补偿在电动机母线上并联多组电容器，根据运行的电机台数和无功功率投入不同组电容器。此种方式电容器组需配置高压断路器柜及自动投切装置，投资较大，因此未予采用。现地补偿在每台电动机机端并联一组电容器，每次机　　组投运时电容器亦投入，根据计算，太浦河泵站每台异步电动机需配备电容器360kVAR（额定电压为6.6/＾３kV），能满足在泵站正常水位变化范围内电机功率因数达到0.9的要求。补偿设备采用成套电容补偿装置，包括高压熔断器、避雷器、电容器、放电线圈、串联电抗器等设备，由电机厂配套供应。
3.1.4 起动方式
　　根据《泵站设计规范》10.5.1条机组应优先采用全电压直接起动方式，且母线电压降不宜超过母线额定电压的15％。根据起动压降计算，在五台机组正常运行，第六台机组起动时母线压降不超过15%，因此主电机采用全电压直接起动方式。
3.1.5 额定参数
　　电动机的额定参数值如下;

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　　额定功率：1600kW;额定电压：6kV;
　　同步转速：1000r/min;额定转速：994r/min;
　　额定功率因数：0.856;绝缘等级：F级（按B级考核）；
　　外壳防护等级：IP23;冷却方式：IC27;
　　效率：96.1％；堵转转矩：0.75倍额定转矩；
　　最大转矩：1.98倍额定转矩；堵转电流：5.4倍额定电流。
3.2　主变压器
3.2.1 容量
　　根据《泵站设计规范》10.3.3条及附录D的规定，主变压器容量按下式计算：S=ｎ＆（ｋ，１）P1/η×K1/COSΦ P2K2其中：
　　　S — 计算容量 — 电动机额定功率（kW）;
　　　P2K2— 站用电负荷；η— 电动机效率；
　　　COSΦ— 电动机功率因数；K1— 电动机负荷系数,取1.05。
　　　S=10100kVA。
　　选定主变容量为12500kVA，该容量同时满足主电动机全压起动要求
3.2.2 主变调压方式
　　根据当地供电部门提供的电压波动范围，选择无励磁调压难以满足泵站供电要求，因此需选择有载调压变压器。同时选用有载调压变压器可减少泵站正常运行对当地电压质量的依赖，对电动机的全电压起动也有利。经调压计算，确定主变压器的额定电压为35±42×2.5% / 6.3 kV，该电压也经当地供电部门同意。
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