农饮工程电气设计

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摘要：电气工程为农饮工程的重要组成部分，在农饮工程中发挥着重要作用，结合颍上县农村饮水安全工程多年设计实际情况，现以耿棚镇中心水厂设计为例，分析农饮工程电气设计情况。

关键词：电气工程；设计；农饮工程

中图分类号：F470.6 文献标识码：A

1 工程概况

耿棚镇中心水厂以地下水为饮用水源，采用清水池调节，二次加压供水模式，该水厂设计解决现有饮水不安全居民64288人，设计供水规模3400m3/d。

2 设计标准

(1)10kV及以下变电所设计规范 GB50053-94

(2)泵站设计规范GB 50265-2010

(3)供配电系统设计规范GB50052-2009

(4)低压配电设计规范GB50054-2001

(5)电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-2008

(6)通用用电设备配电设计规范GB50055-2011

(7)建筑照明设计标准GB50034-2004

(8)建筑物防雷设计规范GB50057-2010

(9)电力工程电缆设计规范GB50217-2007

3 供电电源

根据《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)规定，该水厂属于二级负荷，二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。该水厂采用10kV输电线路作为主电源供电，自配柴油发电机作为备用电源供电。

4 用电负荷确定

全厂用电设备12台，其中单台电动机最大容量为22kW.

总变电所的用电设备安装容量为205kW,其中工作容量为189kW，需要容量为157.59kW,选用S11-200/10变压器1台，变压器负荷率为86.8%。用电负荷详见附表1-1。

表1-1用电负荷计算表

设备名称 安装台数 设备容量 需要系数 功率因素 计算负荷

常用 备用 常用 备用 有功功率 无功功率 视在功率

(kW) (kW) kc (cos￠) tan￠ (kW) (kvar) (kVA)

潜井泵电机 3 1 45 15 1 0.87 0.57 45 25.5

加压泵 4 88 1 0.87 0.57 88 49.9

消毒、仪表 1 1 1 1 0.6 0.8 0.75 0.6 0.8

室、内外照明 1 5 0.7 0.72 0.96 3.5 4.8

办公生活区 1 20 0.7 0.8 0.75 14 15.0

其它 30 0.8 0.8 0.75 24 22.5

合计 10 2 189 16 175.1 118.4 211.4

同时系数0.9 157.6

同时系数0.95 112.5

补偿 60.7

补偿后 0.95 0.3 157.6 51.8 165.9

变压器损耗： 3.3 13.3

合计(高压侧) 0.93 160.9 65.1 173.6

变压器的选择 选择一台S11-200/10变压器

变压器负荷率 β=86.8%

5 供配电系统

(1)供配电装置的设置

根据总图布置及负荷分布情况，变压器设置于配电间傍，配电间设置进线柜、补偿柜、联络柜、变频柜及控制柜。

管理房等生产、生活辅助设施内也设有动力配电箱向各自区域内的用电设备供电。

(2)主接线

10kV配电系统与柴油发电系统，通过联络柜控制供电，当10kV配电系统检修或发生故障时，柴油发电机自动或手动投入运行，确保配电系统的正常运行。

6主要设备选型

低压开关柜选用GGD型，电力变压器选用S11型。

7 电能计量

电能计算采用高供高计，计量柜由供电部门确定。

8 无功补偿

本设计采用在低压侧集中动态补偿，分6步补偿，补偿后的功率达0.92以上。

9 二次接线与继电保护

根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062）并结合水厂的具体情况，对各主要设备设置如下保护装置：

(1) 电动机电压母线的保护

选用NS型断路器对母线的短路及失压进行保护。

(2) 电动机的保护

选用NS型断路器或专用电机保护装置对电动机的短路、过负荷、缺相及失压进行保护。

(3) 变压器的保护

采用熔断器组作为短路及过负荷保护。

b）操作电源的选定

电气设备的控制、保护均采用交流电源。同时为确保在交流电源完全消失的情况下电气设备的控制、保护、以及监控系统仍能可靠工作，水厂配置了一台3kVA的UPS电源，作为控制保护的备用电源。

10 电动机起动和控制方式

由于电机的起动电流达到4-7倍的额定电流，为了节约能源和满足工艺要求，深井潜水泵及3台配水泵采用软起动，1台配水泵采用变频器调速运行，潜水泵及配水泵采用就地机旁控制。

11 防雷和接地

为防止雷电侵入波引起的过电压，在10kV母线上装设一组避雷器保护。同时为防止真空开关操作时产生的操作过电压对设备的绝缘特别是主电动机的绝缘造成威胁，在真空开关回路均装设过电压保护装置，保护装置用氧化锌避雷器，采用四星形接法。

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010，本水厂按第三类防雷建筑物设计。管理房与泵房敷设避雷带。

水厂的低压接地系统采用TN-S系统。设全厂接地网，水平接地线采用-40×4镀锌扁钢，垂直接地体采用L50×5、L=2500镀锌角钢。本工程保护及防雷接地合用一个接地系统，工频接地电阻值按≤1Ω设计。

12 照明与检修网络

照明与检修电源采用380/220V三相五线制，照明电源引自变电所。室内照明采用高效节能型荧光灯，在重要场所设应急照明；室外装置区照明采用三防灯；道路照明采用高压钠灯，控制方式采用光电自动控制，也可手动控制。

13 电缆敷设

电缆在建筑物内采用穿管埋地、沿墙及电缆桥架敷设，在厂区室外采用电缆沟、直埋及电缆桥架敷设。电缆直埋敷设时采用金属铠装电缆，在电缆沟及桥架内敷设采用非铠装电缆，变频器后的电力电缆采用屏蔽电缆。电力电缆的型号为YJV22-10,YJV-10和YJV22-1 ,YJV-1。

14 节能

本工程电气节能主要采用如下方式：

(1)深井潜水泵及配水泵启动方式采用软启动器或变频器；

(2)电气照明采用节能灯型，合理控制厂所照度；

(3)选用节能型变压器等。

15 结语

农村饮水安全工程后期正常生产运行，都离不开电力系统的正常运行，一旦供电系统出现故障，就会引起各种麻烦，甚至会对用户的经济利益或人身安全造成极大的影响。因此，对于农村饮水安全工程供电系统的设计是直接关系到用户切身利益的重要因素，科学合理的供电系统设计是农饮工程电气设计的关键。