浅谈型泵站电气设备的选择与设计

1、浅谈型泵站电气设备的选择与设计    摘要:文章根据笔者多年的工作经验，就泵站电气设计的相关规范规程，结合实践经验，提出在中小型泵站电气设计的各个环节中要考虑环保节能与经济性之间的平衡，对不同的方案进行经济技术比较，分析节能降耗及降低成本所要考虑的因素，对电气设计方案确定及设备的选择进行综合分析。关键词:中小型泵站 环保节能 中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号： 目前我国农业现代化水平在不断的提高，农业生产也越来越依靠水利设施的运用，电力排灌泵站的作用尤其重要。中小型泵站有以下特点：靠近排灌区，排灌灵活：工程简易，投资省、见效快；以低压机组为

2、主，单机容量不大；装机台数不一，少到1台，多到十几台；建设资金主要以国投为主，地方自筹为辅。1电压等级的确定随着农网改造的完成，现在农用电供电半径一般都不大。供电电压等级主要有有35kV、10kV及04kV。其中04kV供电因电流大，线路损耗和用铜量显着增大，而10kV电压供电能显着降低损耗，又较35kV供电经济，宜优先选用。一般来说，为节约投资，当泵站附近有10kV或35kV线路经过时。宜通过T接的方式由系统取得电源，当附近没有线路或无法满足要求确需架设专线时，才考虑从附近变电站架设10kV专用线路。2主接线的确定中小型泵站主接线主要根据泵站的负荷性质及运行特点决定。因中小型泵站负荷性质均为

3、三级负荷且容量较小，高压电源侧一般采用简单经济的线路变压器组接线：当采用两台以上变压器运行时，也可采用单母线结线，选用的变压器的变比、阻抗电压和接线组别应相同并且容量相同或相近，同时为避免变压器问因环流带来的损耗和负荷分配的不平衡对变压器造成的影响，尽量不要将多台变压器并列运行。3主要设备的选择(1)配电变压器的选择。在设计中选择配电变压器时除要充分考虑其性能参数外，应根据用电负荷，合理选择变压器的容量，使变压器经济运行不仅能节电，同时也能提高功率因数。理论上当变压器在运行中的空载损耗等于负载损耗时，效率最高，这在实际运行时很难做到实践中可主要考虑使变压器运行在经济运行曲线或最佳经济运行曲线中

4、，而这与变压器的台数、容量和性能参数密切相关。 变压器的容量选择要恰当，既不能过大(增加一次性投资，加大损耗)，也不能过小(无法满足用电要求，损耗也往往偏高)。一般来说，适当选择变压器的容量，使变压器的负荷率31=o506左右时，有功功率损失最小；当变压器的负荷率13=07508左右时，功率因数最大；当变压器的负载率13-o45加75时效率较高，各个方面比较经济；因此设计中应尽量使变压器的负荷率31-_o45加8左右。合理的确定变压器的台数。可以兼顾灵活性和经济性两个方面。当泵站装机台数较多(一般多于5台)，负荷波动大且间隔的时间长。或低压为04kV的主变压器容量大于1250kVA时(GB50

5、053-94规定，主变压器单台容量一般不宜大于1250kVA)，可考虑选择多台变压器，以提高运行的灵活性，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；在泵站单机容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的单台变压器；在泵站装机容量小。负荷波动大的情况还可以通过选用调容变压器来减少电能损耗。如果资金有限，只能选择1台变压器时，宜根据不同负荷运行时间的不同，按最大负荷并考虑在最长运行时间下的负荷使变压器处于经济运行状态的原则选择变压器的容量，在增加的成本较高时则只按最大负荷来确定变压器的容量，通过在运行中合理的调度来实现变压器最大化的经济运行。(2)电机的选择。减少电机的电能损耗的

6、主要途径是提高电动机的效率和功率因数。因此，设计中首先应选用Y系列高效率电动机：其次，电机电压等级一般根据单机容量及技术经济比较确定，当单机容量低于200kW时选择低压电机，高于300kW时选择高压电机，单机容量(200300)kW时选择低压还是高压电机则经技术经济比较后确定；最后，合理选择电动机的容量。使其负荷接近额定负荷并留有适当裕量，这时电机接近最佳工况点。运行效率和功率因数最高。(3)导体和电缆的选择。导体和电缆截面的大小，直接影响投资及电能损耗的大小：截面选得小一些，可节约有色金属和减少投资，但电能损耗增大；反之，电能损耗虽能减少，但有色金属耗用量和投资都随之增大。因此导体、电缆的截

7、面除了满足规范要求外应在投资、有色金属消耗与电能损耗之间达到一个最优选择。导体材料一般按负荷性质、环境条件并综合考虑损耗及经济型等因素选择铜或铝；在绝缘材料的选择上，对于低压电缆，由于相同截面的YJV系列电缆一般较VV系列电缆载流量大一个以上等级。在电流较大时选用YJV系列电缆可能比选用VV系列电缆更为经济，同时也更为环保。(4)开关设备的选择。开关设备的节能潜力相对不大，因此泵站在设计选择开关设备时主要从经济可靠及环保角度上考虑。当户外变压器容量在800kVA及以上须设置重瓦斯跳闸保护或泵站有远方操作控制要求，设计采用组合电器时应配置分励脱扣器以实现负荷开关的自动快速分闸，同时可供过载等保护

8、跳闸用。这样重瓦斯及过载时将通过继电保护的方式使负荷开关跳闸而无须烧毁熔断器，具有一定的技术经济意义。4配电形式的确定高压配电设备可选用户外或户内设备在实践中，主要根据变电站用地范围及主、副厂房空间的限制，考虑经济性来确定。无论采用何种形式，都必须考虑使配电设备尽量接近负荷中心，以缩短配电线路，降低线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。由于箱变具有成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、提高供电质量、减少线路损耗、缩短送电周期、选址灵活、对环境适应性强、安装方便、运行安全可靠及投资少、见效快等一系列优点，因此，在进行技术经济比较后中小型泵站高压配电设备可以考虑采用成套户外箱式变电站。5

9、起动方式的确定直接起动起动设备简单，起动速度快，但是危害很大：造成对电网冲击，给设备的安全可靠运行带来威胁，缩短其使用寿命；同时过大的起动电流会使电机绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电机寿命，并造成巨大的起动能量损耗尤其当频繁起停时更是如此。相对于传统减压起动方式，软起动器以体积小，转矩可以调节、起动平稳、冲击小并具有软停机功能等优点得到了越来越多的应用。由于无冲击电流，可自由地无级调整至最佳的起动电流，因此非常适用各种泵类负载。三相晶闸管调压软启动器是新型电子软起动器，相对于磁控式和自动液体电阻式软起动器有较优越的性能相对于变频器有较低的价格，具有起动电流小(且可根据需要设定起动电流倍数)，

10、电压可连续平滑调节的优点。当设计采用软起动时应优先考虑选择功能简单、价格较低、操作方便、有多种运行状态的晶闸管调压软起动器采用斜坡电压起动除能实现软起动外，在泵站变负载工况、电动机处于轻载运行时，还具有轻载节能的效果(不带旁路接触器)，在接触器旁路工作模式还可用一台软起动器去起动多台电动机，从而大大减少一次性投入。同时，三相晶闸管调压软起动器还具有许多保护功能：过载保护功能，缺相保护功能，过热保护功能及其它功能，可以省去热继电器等设备；可读取电机的运行参数，从而可减少传感器及仪表，这也在很大程度上降低了成本。6无功补偿及其它提高功率因素对降低电能损耗、提高供电质量具有重要意义。一般情况下应通过合理选择设备，提高自然功率因素来实现，在不能满足要求时或者代价太高时，必须通过进行无功补偿，提高负载和系统的功率因数，减少设备容量和功率损耗，稳定电压，提高供电质量。另外，由于转速与流量成正比，功率与流量的三次方成正比，当水泵流量减少时，功率按流量的三次方大幅下降，采用电机的软起动方式与调速方式相结合可以进一步降低能耗：在泵站照明方式及设备选择上，采用一般