天津市开发区某净水厂三期工程电气设计实践

经计算得水厂三期负荷见表1：

3.3水厂变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

变电所选址应参考电源进线方向，综合厂区平面布置来考虑。天津市开发区净水厂三期工程中，将10kV系统设在配水泵房内，向全厂各分配电室提供两路10kV进线。依据负荷计算的结果，在取水泵房设置两台800kVA的变压器，为取水泵房0.4kV系统提供电源；在滤池设备间设置两台1000kVA为滤池设备间0.4kV系统提供电源。考虑实际生产的要求，以及节约电缆、管理方便、运行可靠性等原则，分别设置了臭氧、加药、紫外消毒、配水泵房0.4kV子系统，电源由滤池设备间0.4kV系统提供。

3.4变电所主结线设计

主接线方式一般由负荷等级确定。根据天津市开发区净水厂三期工程负荷等级为一级的要求，10kV系统采用单母线分段接线方式，两路10kV进线为一用一备，正常运行时母联闭合，两路进线断路器电气互锁，每路进线均能承担100%，进线断路器和母联断路器三合二。0.4kV系统采用单母线分段接线方式，两路进线为一用一备，正常运行时母联闭合，两路进线断路器电气互锁，每路进线均能承担100%运行负荷正常运行方式下母联打开，进线断路器和母联断路器三合二。

3.5无功功率的补偿设计

按负荷计算求出变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。在水厂中一般为“集中补偿”的原则。

天津市开发区净水厂三期工程中，10kV系统上调速电机的功率因数能达到0.95，不需要补偿；定速电机采用单机就地补偿方式，补偿容量根据电机运行功率和功率因数计算得到。

在取水泵房0.4kV系统母线上根据负荷计算结果设置了450kVAR(包括了四期的补偿量)无功补偿电容器，在滤池设备间0.4kV系统系统母线上负荷计算结果设置了400kVAR无功补偿电容器，根据系统负荷运行情况自动进行补偿，补偿后功率因数达到0.95以上。

3.6变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜、变频装置等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。

以下是天津市开发区净水厂三期工程中选择的主要电气设备：

10kV开关柜选用KYN28-12Z金属铠装中置抽出式开关柜，内置真空断路器。变频装置选用进口优质品牌电压型成套装置，10kV输入/6kV输出。0.4kV开关柜选用固定组合式抽屉柜。10/0.4kV变压器选用节能型干式变压器。

电缆的选择和敷设方式如下：

10kV动力电缆选用YJV-10型；0.4kV动力电缆选用YJV-1型；控制电缆选用KVV-0.5型和屏蔽电缆；电缆沿电缆沟、电缆桥架、穿钢管或PVC管暗敷。

3.7继电保护及二次结线设计

在天津市开发区净水厂三期工程电气设计中，按GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》，设置如下保护设备：

10kV进线柜：带时限的电流速断、过电流保护；10kV母联柜：带时限的电流速断、过电流保护；电机出线柜：电流速断、过负荷、低/过电压、零序、温度保护；10/0.4kV变压器出线柜：电流速断、过流、温度、零序保护；10kV电源出线柜：电流速断、过流、零序保护；继电保护装置选用智能式多功能综合保护器。

二次接线描述了设备的控制方式，是电气设计必不可少的部分。每个设备的控制接线都应给出，成套设备的控制接线由厂家完成。

3.8水厂防雷、接地系统设计

水厂中各构筑物顶部要求做避雷网，特殊构筑物可做避雷针防直击雷，一般根据当地气象部门给出的年平均雷暴日(Td)，通过公式(1)计算：

式中：N为构筑物预计雷击次数(次/a)；K为校正系数，一般情况下取1；Ae为与构筑物截收相同雷击次数的等效面积。

由式(1)得出水厂的防雷等级，以此确定构筑物屋面避雷网格间隔尺寸。

三期工程0.4kV接地系统为TN-C-S。

防雷接地、工作保护、保护接地合为一个接地系统，接地阻值小于1Ω。

各建筑物做总的等电位连接。

3.9水厂厂平设计

厂平设计是对整个水厂的规划，在各构筑物和配电室的位置确定后，厂平面设计主要包括：电缆沟通路、厂平照明、接地系统、以及厂平面上其他设备的配电等工作，有安全要求的还包括安防系统设计。

电缆沟的设计要求将厂区内所有配电室通过电缆沟连通，必要时配电室与各构筑物之间也可通过电缆沟连通，这样便于配电室间和配电室与构筑物内电气设备走线方便，根据线缆多少和等级确定沟的尺寸。

厂区照明要保证夜间走人处路面亮度。确保行人安全。通常以路灯为主要灯具，为美观考虑可在大门处设置庭院灯和高杆灯。其他厂平照明可根据业主需要进行设计。

厂平的接地系统设计需要将厂内所有接地系统连接为一个整体，一般在配电室附近桩打接地极，是系统接地电阻小于规范要求。若不满足则在适当位置补打接地极。在天津市开发区净水厂三期工程中接地阻值小于1欧姆。

结束语

本文介绍了水厂电气设计的基本要求、设计原则和设计内容和步骤，其中对水厂的电气设计内容和步骤做了主要阐述，希望能为其他工程设计提供帮助。

做好水厂的电气设计是一个在设计中不断积累经验，不断学习的过程，不仅要求我们熟练掌握电力系统的知识，也需要工程设计人员对整个水厂水处理工艺、建筑结构等方面的知识有深入了解。

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