3N供水工程泵站供电系统设计

3N供水工程泵站供电系统设计

黄志明

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

摘 要：根据3N供水工程本站实际布置特点，在已有研究资料的基础上开展本工程供电系统设计，采用电力综合分析软件ETAP，对各种运行工况进行分析和计算，合理地确定本站供电方案，为供水工程的安全、稳定、长期运行奠定基础，为今后其它类似多泵站供水工程设计提供参考。

关键词：供水 供电系统 ETAP 运行工况 供电方案

1.工程概况

3N供水工程从KMS水库取水，通过泵站、压力管道自西向东给汉水泉工业园区、TH工业园区、LMH工业园区供水，年运行时间12个月，年供水量3亿m³，供水保证率为95%。工程设置287.4km压力管道、6座扬水泵站、5座出水池、5座泵站流量调节阀室、3座调蓄水库、3座泵站前池闸房、1座调压水池以及若干闸房及阀室。其中1#泵站装机6×560kW,2#泵站装机6×6300kW,3#泵站装机6×6300kW,4#泵站装机4×3500 kW，5#泵站装机3×2500 kW，汉水泉支线泵站装机4×1000kW。1#泵站与2#泵站之间距离约11.5km，2#泵站与3#泵站之间距离约33km，3#泵站与汉水泉支线泵站之间距离约6.8km，汉水泉支线泵站与4#泵站之间距离约72km，4#泵站与5#泵站之间距离约25.6km。

2.供电系统

根据负荷特点以及供水保证率，确定各泵站为二级用电负荷。

根据泵站负荷等级和规模，经过实地考证分析，能满足本工程泵站永久用电的电源点仅有麻黄沟西220kV变电站。结合工程施工用电方案，1#、5#和汉水泉支线泵站初拟采用2回35kV架空线路供电， 2#、3#、4#泵站初拟采用2回110kV架空线路供电。各泵站具体供电方案如下：

4#泵站2回电源分别取自麻黄沟西220kV变电站110kV侧两段母线，线路长度约21km，导线规格为LGJ-300；3#泵站2回电源取自4#泵站110kV侧两段母线，线路长度约79km，导线规格为LGJ-300；2#泵站2回电源取自3#泵站110kV侧两段母线，线路长度约38km，导线规格为LGJ-300；1#泵站2回电源取自2#泵站两台主变压器35kV侧，线路长度约11km，导线规格为LGJ-120；5#泵站2回电源取自4#泵站两台主变压器35kV侧，线路长度约25.6km，导线规格为LGJ-185；汉水泉支线泵站2回电源取自3#泵站两台主变压器35kV侧，线路长度约6.8km，导线规格为LGJ-120。另外为解决3#泵站、4#泵站进出线线路交叉情况，其中1回出线门形架与架空线路终端塔之间采用110kV电缆连接。

各级泵站接线示意图如下：

3.泵站运行工况

本工程为线性供水工程，供水对象为汉水泉工业园区、TH工业园区、LMH工业园区。依据供水园区、泵站及建筑物的地理位置和供水量情况，确定本工程运行工况如下：

1）最大运行工况为：三个工业园区均按最大需水量供水，此时各级泵站均满容量运行，该种工况下用电负荷最大，机电设备投入最多。

2）最小运行工况为：仅汉水泉工业园区用水，此时只有1#、2#、3#和汉水泉支线泵站运行，且每座泵站仅1台机组运行，该种工况下用电负荷最小，机电设备投入最少。

3）空载运行工况：各级泵站机组均不运行，用电负荷仅为泵站厂用电。

各工况下线路压降、母线压降及主变压器分接头位置情况：

1）在最大运行工况下，电网侧电压采用115.5kV，各级泵站均须投入1台无功补偿装置，且2#泵站主变高压侧分接头调到－6.25%位、3#泵站主变高压侧分接头调到－3.75%位、4#泵站主变高压侧分接头调到+2.5%位、5#泵站主变高压侧分接头调到－2.5%位时，线路压降、母线压降等才满足要求。

2）在最小运行工况下，电网侧电压采用115.5kV，各级泵站均无须投入无功补偿装置，且各级泵站主变高压侧分接头均处于0位时，线路压降、母线压降等才满足要求。

3）在空载运行工况下，当电网侧电压采用110kV时，各级泵站均无须投入无功补偿装置，且各级泵站主变高压侧分接头均处于0位时，线路压降、母线压降等满足要求。当电网侧电压采用115.5kV，各级泵站均无须投入无功补偿装置，2#泵站、3#泵站、4#泵站主变高压侧分接头均调到+5%位时，线路压降、母线压降等才满足要求^[1]。

4.泵站启动概况

本工程共设置6座扬水泵站，其中2#和3#泵站机组采用同步调速电机，1#、4#和汉水泉支线泵站均采用异步调速电机，5#泵站采用定速电机，且每座泵站均设置2台管道充水用定速电机。各级泵站机组均配置高压变频装置进行启动或调流，管道充水泵采用软启动装置启动。

各级泵站在首次启动或管道检修后启动（管道内无水）时，首先采用管道充水泵对管道进行充水，然后根据各园区需水量要求依次启动各级泵站内一台或多台机组，此时需流量调节时，各级泵站采用变频装置进行调节

^[2]。

当三个园区均按最大需水量用水时（最大运行工况），各级泵站的启动顺序依次为：1#泵站、2#泵站、3#泵站、汉水泉支线泵站、4#泵站、5#泵站，各级泵站内机组根据需水量依次启动相应台数机组；当仅有汉水泉园区需水时（最小运行工况），泵站的启动顺序依次为：1#泵站、2#泵站、3#泵站、汉水泉支线泵站，各级泵站仅启动1台机组，此时若供水量大于需水量时，采用调蓄水库与泵站配合供水，泵站间歇性供水^[3]；当需水量处于最大最小之间时，根据需水量要求依次启动各级泵站相应机组，且与调蓄水库相互配合进行供水。

在上述各种运行工况下，各泵站电气设备选择均能满足。

4.结语

本文介绍了3N工程各负荷点供电设计方案，阐述了泵站各运行工况下，通过调节变压器分接头、投入无功补偿，实现线路、母线压降满足规范要求。该项目可研报告已通过专家审查进入初步设计阶段，证明是可行的，值得相关工程借鉴。

参考文献：

[1] 王丽丽, 李鹏. 引滦入塘工程高庄户泵站供电系统改造设计[J]. 2022(2).

[2] 郭昌. 大型提水泵站工程供电系统接入方案比选分析[J]. 水利规划与设计, 2019(9):4.

[3] 王志平. 辛庄泵站蓄电池在线实时监测系统的设计[J]. 电子技术与软件工程, 2019(5):2.

作者信息：黄志明（1987），男，工程师，大学本科，研究方向水利水电工程电气设计。

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