摘要：近年来，人民生活水平提高的同时，生活污水排放问题也越来越严重，国家对环境治理越来越重视。本文主要论述的是如何对一个生活污水站的供配电系统进行设计，通过对供配电的设计要求的分析，制定一套可实施性比较强的施工方案。
关键词：污水处理；供配电系统；设计方案
引言
随着城市社会经济发展的规模越来越大，排放的污水越来越多，水质越来越复杂，环境污染越来越严重，使得我们不得不开展污水处理工程，改善自己的生存环境。以一个城市的生活污水处理站为例我们制定出一套完整的供配电及控制系统。
一 电气设计
1.供电电源、电压等级、用电负荷及负荷等级
根据负荷统计，污水处理厂设备安装功率：1456.53kW；工作功率：1001.03kW；计算功率：700.7kW；无功功率：262.2（补偿300kvar后）kvar，视在功率：748.2kVA；吨水电耗：1.42 kW•h/t。
由于该负荷为二级负荷，故双回电源供电，其两回10kV电源均采用NHYJV22-10kV 3×50mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆引自附近110/10kV变电所10kV系统不同母线段。当一路电源故障时，由另一路电源担负全部负荷。
2配电电压等级
所有设备均为380V低压设备，根据负荷统计需设10/0.4kV变电所，为10kV供电。
3变配电系统设计
（1）供配电系统
在污水处理厂场地内设10/0.4kV变电所，与场地内办公楼联建，变电所内设KYN-24型高压开关柜4台（2台进线柜，2台计量柜），变压器柜2台（内装SG11-800/10/0.4kV干式变压器）、GGD2型低压开关柜16台。主要担负污水处理厂内全部负荷。两台变压器同时运行，互为备用，负荷率46.8%，当一台变压器故障时，另一台可担负所有负荷。380V系统采用单母线分段的主接线型式。
（2）电能计量装置
变电所采用高压集中计量，在10kV电源进线处设置专用计量装置，进行集中计量管理。
（3）功率因数补偿
本工程在变电所低压侧采用集中补偿方式，在变压器低压侧设低压无功自动补偿装置，每台变压器补偿容量为150kvar，补偿后全厂高压侧功率因数可达0.92。
（4）操作电源
高压真空断路器采用弹簧储能操作机构。操作电源为交流操作。AC220V操作电源引自进线柜控制变压器。
（5）10kV继电保护方式及信号装置的设置：
10kV系统采用保护与监测采用微机型综合保护装置。设电流速断和带时限过流保护。
4 电动机起动方式
厂区内均为380V低压电机，除深度处理间清水输水泵及反应处理间鼓风机为变频启动外，其余均为直接启动。
5 电缆选型及敷设方式
10/0.4 kV变电所电源进线采用NHYJV22-10kV 3×50mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆直埋敷设，（室外有电缆沟的部分在电缆沟内敷设，过铁路敷设应采取相应的措施），埋于冻土层以下。变电所至各单体设备电缆选用耐寒型铠装交联聚乙烯绝缘电力电缆沿场地内电缆沟敷设。
6 防雷与接地
根据防雷计算，本工程不需设防雷系统。
（1）本工程低压配电系统接地型式均采用TN-C-S系统。
（2）变压器中性点接地及电气设备保护接地等共用统一的接地装置，要求接地电阻不大于1Ω。当接地电阻达不到设计要求时，应增设人工接地体。
（3）所有电气设备外壳、电缆PE线、电缆支架、电缆桥架、各种管道及其安装支架等金属设备外壳均要和接地母线良好焊接，焊接处须防腐处理。
（4）为防雷电波侵入，电缆进出线在进出端应将电缆的金属外皮、保护钢管等接地。
（5）本工程采用总等电位联结，在变配电室设总等电位联结。
（6）电子信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件应与接地网做等电位连接。
（7）各低压配电箱、控制箱内设浪涌保护器。
（8）强、弱电系统共用接地装置。
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二 自控仪表
1控制系统
在污水处理厂办公楼值班室内设一套供水处理微机监控装置，完成污水厂内设备的监测监控。
污水处理监控系统以PLC为核心，PLC系统采集所有可以影响工艺运行的设备状况（运行、远方/就地及故障等）和工艺参数（相关水池液位、水管流量、在线浊度等），确保系统可以通过控制单个设备、接收仪表信号，达到控制一段工艺目的，并将工艺前段、后段数据分析比较，最后将整个系统各个工艺段有机的联合起来，作为一个整体进行监控。
设备控制主要分现场就地控制和自动控制。现场操作具有最高优先权，正常生产时，转换开关在遥控位置，可在上位机对各设备手动/自动操作；自动控制时，系统按照编好的程序自动控制相应设备。
系统由PLC控制站、上位工控机、PLC控制柜、中间继电器等组成。另含A4激光打印机1台，用于输出报表。UPS电源，工控机打印机用电与PLC控制柜共用。
该PLC控制系统可通过网络交换机将污水厂内所有监测监控信息上传至当地环保局。
本系统分成三级控制层：现场设备层、PLC控制层、工业计算机监控管理层。
现场设备层：本系统采用CM3系列断路器及接触器、热继电器，构建安全有效的动力控制系统。为了操作的方便，设置合理的现场操作箱，为了系统的安全性和检修方便，动力控制系统采用集中控制，分散操作的控制方式。
PLC控制层：本系统采用西门子生产的高性能CPU，采集、控制现场设备层。为了提高系统安全和有效保护CPU，对进、出PLC系统的采集信号进行必要隔离，对PLC的通信网络进行必要的防雷，对现场在线式智能化仪表输入输出的信号及通讯采取必要的过滤处理。
工业计算机监控管理层：整个监控系统可实现对PLC控制层和现场设备层的监控、组态和自动、手动控制，操作人员和系统维护工程师可在各自的操作权限下进行相应的数据报表、设备运行参数进行管理和修改。
2仪表检测系统
根据工艺要求，本工程仪表检测参数主要包括：相关水池液位、泥位、浊度、进出水流量等。所有仪表的检测值均送入PLC控制系统。
3 网络及通讯
在办公楼分别设网络交换机及电话分线盒，计算机网络采用四芯光缆引自市政弱电网，电话电缆引自市政弱电网。
三 节能
1 主要供配电变压器的经济运行
（1）变压器运行方式及负荷率
根据负荷统计，第二水厂选用两台SG11-800/10/0.4kV干式变压器，容量为800kVA。正常运行时为分列运行，最大负荷率46.8%。有功损耗7.5kW，无功损耗37.4kvar。
（2）保证变压器经济运行的措施
变压器的经济运行，一方面是选用低损耗节能变压器，选择高效率低损耗变压器。变压器采用SG11系列节能型变压器，SG11型变压器是目前国内最先进、最节能的变压器，运行时它的铁损和铜损最小；
另一方面从运行方面提高效率降低损耗。此外变压器安装应选择在供电负荷重心区域。同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压损耗。
2 无功功率补偿
在10/0.4kV变电所低压侧进行集中无功补偿，保证系统功率因数始终保持0.90以上，减少功率损耗，达到合理利用能源及节能的目的。
3 照明
电气照明严格按照《建筑照明设计标准》GB50034-2013，控制单位面积的功率密度不超过标准的规定。
场地内、外照明与动力合用变压器。在照明配电回路中，照明出线尽量作到三相平衡，室外照明在场地内集中自动控制。
为节能和满足作业要求，优选节能型光源和高光效灯具。
厂房内选用气体放电灯，办公室、配电室、控制室等选用节能型荧光灯，多尘潮湿场所采用防水防尘灯，其余车间采用广照型、配照型工厂灯。
配电室、控制室、厂房内主要通道设应急灯。
场地室外照明线路均采用电缆直埋地敷设方式。室外照明灯具选用高压气体放电灯。
4.加强用电管理，对不同核算单位加装计量表计。
结语：污水处理厂的配电控制系统直接决定了这个水厂的未来发展，想要建立一个高效的净水厂就要考虑到配电控制系统的合理完整的设计，在设计时，要严格按照我国规定的相关施工办法进行设计，保证电力使用的安全，将污水进行处理，一切以保护环境为基础，发展我国的经济事业。
参考文献：
[1] 王奋力.矿井水综合利用技术应用研究[J].能源与节能.2017（05）
[2] 董磊.矿井水处理工艺深入研究及回用[J].能源与节能.2017（05）
[3] 张言.矿井水处理在宁东矿区的应用[J].福建质量管理.2015（10）
论文作者:王粉妮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：变压器论文; 负荷论文; 系统论文; 变电所论文; 设备论文; 污水处理论文; 操作论文; 《电力设备》2017年第20期论文;