浅谈中小型泵站电气一次设计

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【摘 要】中小型泵站在水利设施中的作用较为重要。本文从其电气设计方面入手，先探讨了其电气设计中一些参数的选择与确定的原则和方法。随后从如何提高其经济效益角度，针对几个典型的问题提出了一些看法。

【关键词】中小型泵站；电气设计；经济效益

随着生产力水平的提高，农业生产越来越机械化、电气化。中小型泵站在水利设施中的应用普遍。中小型泵站有着易于建设、低投资等特点。但是资金筹措方面往往不充裕，需要同时注重其实用性以取得社会效益，也要注重经济性，两者需要的协调需要在电气设计方面做出努力。

1 设计中经济效益方面需要重视的几个问题

1.1 经济效益的总体考虑

中小型泵站的总体经济考虑需要从水机和电气设计上的配合程度入手。一般对于中小型泵站采用的电机多为异步电动机，基于实际情况，在电气设计方面通常在经济效益方面还有较大的余地，比如一般至少设计有三台变压器，每台变压器设计都会比实际应用留有较大的容量空间，这样就会形成较大的投资浪费。再比如由于主变压器连接到厂变压器上，虽然前期投入小，但是空耗太大，依然经济效益不高。综上考虑，如果采用相同电压等级，那么在设计中就不会再考虑太大的富余容量、变压器数量的减少也会大大减少投资，最重要的是在以后长期的运行中，空耗会大大减少，能提高经济效益。

1.2 功率因数方面的设计考虑

泵站在水利工程中的服役寿命通常有几十年，总体的经济效益要从长远考虑。无功补偿在长期使用中经济效益巨大，采用无功补偿会提高功率，在设计中就可以减少变压器多余容量，对于以后运行中的损耗可以大大减少，虽然可能在前期加大投入，但是长期来看对于经济效益的提高还是大有益处。

1.3 水泵、电动机等电气设备的选择

电机与水泵是泵站的核心设备，同时还有许多配备的元件，都有着更新换代较快的特点。

新产品的性能大体上比老产品要好得多，在能耗、效率、可靠性方面都有着良好的表现。电机与水泵的选择要注意考虑一系列的性能指标，包括效率、起动性能、功率、噪声、绝缘性能等方面进行考虑。要注意到更新的产品，选择性能更好的电气设备，对于提高经济效益意义重大。

2 电气设计基本选择

2.1 电压等级的选择

在电力系统中，用电单位的供电电压应从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、用电单位的远景规划、当地公共电网现状和它的发展规划以及经济合理等因素决定。各种电压等级都是通过变压器进行转换，电压升高为升压变压器，电压降低为降压变压器。一种电压变为另一种电压选用两个绕组的双圈变压器，另一种电压变为两种电压选用三个线圈的三圈变压器。电力系统电压等级包括0.4KV、3KV、6KV、10KV、20KV等。通常供电系统以10KV、35KV为主。

配电电压的高低取决于供电电压、用电设备的电压以及配电范围、负荷大小和分布情况等。目前农用电网一般存在三种电压等级：35kV、10kV及0.4kV。分析比较而言电压过低能耗过大，对于导电材料的用耗也大，电压过高则会产生不必要的费用。就中小型泵站而言宜选用10kV，易于取得，输送距离较远，一般而言，若泵站选址附近有电源宜接线取得，若无才考虑架设专用线路。

2.2 主接线方式的选择

主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求前提下进行必选、优化。接线方式的选择取决于泵站负荷特性。中小型泵站通常有着容量小、线路相对简单的特点。当变压器台数较多时，要注意各项参数不能相隔太远，包括变比、接线组别、电容量等。同时，要注意的是不要采用并行运行的方式，以保证负荷分配的平衡性以及控制环流的影响程度。主接线一般可以采用单母线、单母线分段或是双母线、双母线分段接线的方式，试电机、变压器台数的实际情况可以灵活考虑各种接线方式。

3 电器设计具体设备选择

3.1 变压器的选择

变压器的选择要遵循节能高效经济的原则，首先由泵站用电额度来确定变压器的容量，根据实际情况确定变压器的台数、容量及其性能等参数。容量的选择若是偏高则会带来不必要的经济投入和后期损耗，若偏小则无法达到使用标准。一般而言，设计变压器的负荷率在0.5～0.8范围内时，各项指标能够兼顾的比较好，符合经济高效的原则。在变压器台数的选择方面，若变压器的容量大、负荷集中时可以选取单台的形式；若负荷不集中、波动性大、且间隔长，同时主变压器达到一定容量时，可以选取多台的形式。

3.2 电机和导线的选择

在设计中，正确选择电动机，对于保证机械性能、提高功效、节约能源、优化供配电系统，均有重要意义。特别是提高电机的工作效率为最先的考虑因素。选择Y系列的电机一般能满足功率和效率要求。同时根据容量确定电机电压，以200kW和300kW为界，选择低压或者高压。其次，电机的结构设计也是一个重难点。各种结构都有各自的优劣，绕线式接线复杂、难于维护，但是启动性能良好，工作效率稳定。鼠笼式简单而且经济但是性能不如前者。随着技术的发展。如果采用后者再结合启动技术，反而可以达到经济高效节能的效果。

电缆的额定电压应等于或大于所在网络的额定电压，电缆的最高工作电压不得超过其额定电压的15%。电缆截面应满足持续允许电流、短路热稳定、允许电压降等要求。

（1）有足够的机械强度。为防止出现断线事故，导线必须有足够的机械强度，一般照明回路计算电流较小时（

（2）能确保导线安全运行。选择导线时应保证其安全电流大于长期最大负载电流，同时应注意以下几点：

1）在选择进户线及干线截面时应留有适当余量；

2）单相制中的中性线应与相线截面相同；

3）三相四线制中的中性线载流量不应小于线路中的最大不平衡负荷电流。用于接中性线保护的中性线，其电导不应小于该线路相线电导的50%，气体放电灯的照明线路因受三次谐波电流的影响，其中性线截面应按最大一相电流选用。

（3）能确保电压质量。对于中小型泵站来说，电源引入端至负荷末端的线路电压损失不应大于5%，如线路电压损失值大于规定电压损失允许值，应加大导线截面以保证线路的电压质量。

3.3 开关设备的设计

开关设备的设计原则主要从可靠性能和经济角度考虑。一般开关的选择根据变压器容量来确定，具体选择可以参照表1：

3.4 电动机起动方式的设计

电动机起动时，其端子电压应能保证所拖动的机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作。中小型泵站若选择低压笼型电动机，起动方式有全压起动和降压起动，降压起动方式有星-三角起动、电阻降压起动、自耦变压器降压起动、软起动器降压起动等。随着科技发展，新型的起动方式以软起动为主，有着平稳可靠、、无谐波污染、冲击小、控制简单、灵活性高、可调节的优良性能，故而得到越来越广泛的应用。

3.5 高、低压配电装置的设计

配电设备一般有户外或户内两种。对于中小型泵站在设计中应该着重考虑户内成套设备。6～10kV配电装置一般为屋内布置，采用成套开关柜单层布置，对于高压配电设备一般采用XGN系列作为高压开关柜。对于低压配电设备一般采用GGD系列作为低压开关柜。根据运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案，使用新设备、新材料，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。

4 结论

总之，中小型泵站建设特点突出，由于项目相对较小，故其资金筹措往往不太充裕。在建设过程中，尤其是电气设计方面，充分统筹经济性和使用效率。在各个设计环节中充分考虑节能环保性和适用性，充分把握中小型泵站的建设特点，发挥其作用。 在电气设计中，应该强调以人为本，以电气设计规范和标准为纲，使图纸趋于尽善尽美；同时在做好电气专业设计时，也要适当了解和掌握其他相关专业的规范和知识，这样才能设计出精品工程。

参考文献：

[1]《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）中华人民共和国建设部 1992.

[2]李蔚.在建筑电气设计中的节能技术措施.电气应用.2009（10）.