污水处理厂供配电系统设计-建筑电气2010.5
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【摘要】针对污水处理厂电气设备的特点，提出供配电系统的设计原则。结合工程案例，介绍了污水处理厂供配电系统的设计方案。遵循
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污水处理厂供配电系统设计
英 莹(首创爱华(天津)市政环境工程有限公司，天津市 300060)
李博通(天津大学电气与自动化工程学院，天津市 300072)
PowerSupply and DistributionSystem Design for the Sewage Treatment Plant
Ying Ying(CapitalAihua(Tianjin)Municipal＆Environmental EngineeringCo．，Ltd．，Tianjin 300060，China)
Li Botong(School ofElectrical Engineering&Automation，Tianjin University，Tianjin 300072，China)
Abstract Aimed at the characteristics ofelectrical 现代污水处理厂的规模越来越大．一旦供电系统
equipment forsewage treatment plant，design principles 发生故障．将会造成设备瘫痪，导致全厂停运．造成
of power supply and distribution system are presented． 重大损失，甚至影响企业中水循环系统的正常运营。
Combining specific engineering projeet，design scheme 因此．合理的供配电系统设计是保证污水处理厂正常
for the power supply and distribution system of the 运行的必要前提。
sewage treatment plant is introduced；following the
2污水处理厂电气设备特点及设计原则
processes of sewage treatment plant，and taking into
account factors such as econimic and implementation 污水处理厂工艺及设备性能要求供电可靠．一般
difficulty，design problems to be considered and the 不允许停电。所以．污水处理厂供电系统应按二级负
specific implementation methods are given． 荷标准实施。污水处理厂中的主要电气设备包括以下
Key words Sewage treatmentplant Power supply 两类：①中压大功率设备，主要是鼓风机等，采用
and distribution system Design scheme Lightning 中压供电方式；②低压小功率设备，包括搅拌器、
protection and grounding Cablelaying 水泵、电动阀门等。一般采用按流程分区供电方式。
针对以上特点．污水处理厂的供配电系统设计应遵循
摘 要 针对污水处理厂电气设备的特点．提出 以下原则：
a．考虑供电的可靠性。采用两路电源供电。
供配电系统的设计原则。结合工程案例．介绍了污水
b．根据不同设备的功率大小及电压等级．合理
处理厂供配电系统的设计方案。遵循污水处理厂各工
艺流程．兼顾其经济性及实施难度等因素。给出了设 配置变配电室．优化负荷组合。缩短供电距离，节约
计中需考虑的问题及具体实施方法． 电力设备成本。根据当地电力部门要求，合理配置无
关键词 污水处理厂 供配电系统设计方案 功补偿装置。
防雷接地 电缆敷设 c．根据设备需要．选择合适的启动方式，并兼
顾对整个系统及周围设备的影响。
d．考虑周围环境及气候影响．安装防雷设
1 引言
备，选用合理的接地方式。
随着世界工业化进程的迅猛发展．环境问题日益 针对污水处理厂供配电系统的以上特点和设计原
严峻。生产和生活污水这一重要污染源引起了世界各 则，下面对具体工程实例进行介绍。
国政府的关注。治理水污染的课题已被列入世界环保
3设计方案
组织的工作日程…。而防止水污染最行之有效的措施
就是兴建污水处理厂，将污水变为对环境没有危害的 某污水处理厂位于印度Kanhan市。日处理量为
净水再排放到自然环境中。 10万吨．为该市主要污水处理厂。由于所在地区为热
■13一
污水处理厂供配电系统设计(美璧 孛博逼)建虢电乞。
__l_—_——_——l■BUfLDfNG
2D1口年第5期I ELECTRIClTY
带气候。设计考虑了长期高温的工作环境。污水处理 电。采用真空断路器及具有通信功能的微机综合保
工艺流程大致分为以下三个部分： 护装置实现ll kV配电系统的短路、接地、过负荷
a．预处理。包括粗格栅、原水提升泵站、细格 保护．
栅、除油沉砂池等工艺流程。 11 kV开关柜包括2台进线柜、2台计量柜、
b．二级处理，包括高效沉淀池、生物滤池、鼓 2台避雷／PT柜、1台母联柜及8台出线柜(其
风机房、反冲洗水池等工艺流程。 中4台分别为1*、3。变配电室的“／0．415 kV变
c．三级处理及污泥处理、除臭等工艺流程。 压器供电．4台为ll kV鼓风机供电)。
其中二级和三级处理都需要化学品投加工艺。 1l kV开关柜具有完善的五防措施。确保人身和
3．1 供电电源和电气负荷 设备安全。真空断路器采用弹簧储能操作机构，直流
本工程供电由印度电力部门提供两路11 kV电 操作．
源。11 kV配电站主接线采用单母线分段。设母联开 3．2．2低压配电系统
关：正常运行时，母联断开，两路电源同时工作。 1，、3*变配电室的变压器低压侧均采用单母线分
本工程的中压设备(4台500kW鼓风机)，需要 段。设母联开关。低压配电系统采用空气断路器的短
11 kV供电电源；低压设备(除鼓风机外的其他所有 路速断、短路短延时及过载长延时电流脱扣器。实现
用电设备)，需要415V供电电源。所以，供配电系 对低压配电线路及用电设备的短路及过负荷保护。其
统分为中压配电系统和低压配电系统。 中变压器低压侧总断路器设短路速断、短路短延时及
3．2配电系统 过负荷长延时三段保护．其它配电断路器设短路速断
污水处理厂的供电要求随工艺的变化而不同。 及过负荷保护．
根据业主的管理要求及节能的需要．本工程配置一 低压配电系统采用TN—S接地型式。变压器中性
个11kV配电站和3个变配电室。 点接地和电气系统保护接地共用接地装置．其接地电
ll kV配电站位于鼓风机房正南方．2路11 kV 阻不大于1 Q．
电缆进线为11 kV鼓风机及全厂其他用电设备供电。 3．2．3无功补偿
1*变配电室与“kV配电站相邻．2路ll kV 根据当地电力部门的规定，用户端的功率因数不
电缆进线来自11 kV配电站．设置2台800 kVA 得低于0．92(滞后)，以免影响电网的供电质量。在
变压器．为2*配电室、生物滤池、鼓风机房、三 本设计中，对于中压大功率设备(鼓风机)采用集中
级处理、除臭、紫外线消毒、服务水等工艺流程 补偿方式．补偿容量为每台鼓风机150 kva，．补偿
供电。 装置安装在11 kV配电站内。对于低压小功率设
∥配电室位于高效沉淀池附近．2路415 V电 备，采用集中补偿方式，在1*和3*变配电室装设
缆进线来自1-变配电室。为细格栅、除油沉砂池、 无功补偿电容器。经中、低压补偿后全厂功率因数
高效沉淀池、反冲洗水池等工艺流程供电。 达0．92以上，既满足电力部门的要求，又具有良好
3·变配电室位于化学品间和污泥处理室中间， 的经济性。
2路11 kV电缆进线来自1l kV配电站．设置2台 3．3电气设备控制方式
500 kVA变压器。为粗格栅、污泥处理、化学品 污水处理厂的所有工艺设备采用马达控制中心
投加等工艺流程供电。 (MCC)控制和现场控制两种控制方式。
下图所示为本工程的配电系统方案，图中仅绘出 马达控制中心的各设备控制单元上设有“自动一
变压器。进、出线及联络，其余略。 停一手动”控制转换开关，自动时由PLC(可编程逻
3．2．1 llkV配电系统 辑控制器)控制，手动时可在控制单元上实施手动控
11 kV配电系统采用单母线分段，设母联开关。 制。手动控制仅在系统和设备调试或维修时使用，正
以电缆放射式向中压鼓风机及1，、3。变配电室供 常运行时全部由PLC控制。
14
●——■■May 2010 V01．29 No．5
一、¨配电系统方案
Fig．Distributionsystem scheme
15
污水处理厂供_己电系统设计(羹莹 孛博通) ———一建裁电乞。
_2E当备m“P制常3为k波k锌击雷为筑道锌上用3在穿人电时构物属电为要孔所料l代2理324主手工22驴本 本1近生卷定生卷定222223222225223221223221E 3在址1■ 一《 读杂a局补b发3c在服欢建L00604801605802806203807267口000、L．V．张何江中6．．．．l时VE0．0．0．0．0．000．002量 工001价二务就C防的配网镀建部进农编册业刊8年价线及■者志提订行线迎筑Cl52637．48．6—电超。运配避雷降物、扁所管行缆直筑内铠缆防洞有1390矿 T000o00。控45利仰劲国元0当直通f建 口。大，——(项R000o0000地防止侵电。锌电筑位行业．第出2合(0支邮■因．供．部支订电If00_机过就行电雷的低做电钢有敷走从埋物电装进止以电Ⅱ上 C制．赞松市0／元元地接过年学310矿f目-I需一雷1害站扁缆物设封科2给8版240订．付编■错可杂电付阅气筑 Tl第不1地时装器袭电总缆或正设。变敷外缆．出电耐缆出(——。．1王等．政分9册／．邮联建Y5护／2述—0设停和．开钢敷内耐堵学排社年本订等I过选志话订!杂5版)12就华．智工册。册订塑局系筑在控全置。击气等保导常时在配设电、在建缆火沟期：290 册电 一接在关就设采火。，水。合尚阅。邮择破：阅志·置社来修驴地华电能程电0 欢)价 阅!订本电l1-操制部遭低．系电护线不。厂电：缆电电(火材入远地1柜近用隔防2，7设2稿回订存)。垫局下月0，社-现构9气 9驴时1．0力化中气0迎请阅社2气—作仅由受压在统位管分带要区室电明线缆灾料室2—程母与电墙止0计0本少务!集列订8这年格 0场)可中3系配南与2读直!，发—网01妒》■员”在P来线配厂故联、别电构缆做采引缆敷均沟筑蔓和封的雨，：已许请!中方阅是28在国统电设自者接型邮行8．控L：1合已 控上筑沟防水1．5护于，注征式服3本B的系C自电区障结电与的到用出较时穿及物延堵电4杂 现污6分系计控5订联：发部2站U制控．制装物及火倒(02价明订之务3社订舍I视统输装较情。缆等设尽电至多均管桥处采等气q场水5析统研．—0阅系望代补(5L箱制，转设处电门灌)1格所志 时一，h为．D线和电置高况所金电备量缆室时穿敷架均取。预控处：．的究第50。本塑号订t本邮f(换。氧的缆：。6年见购间：随t方。制理l第设院二5社：：。pN范柜设线设建下有属位金暗沟外沿挠设内穿以留补 开化接桥电l．1下年需到：便G已费 箱事—三计版护月发!6围)备路浪筑的进外端属敷、．电性。敷保下孑关地架缆表册补2随／广订，(业1版．．开行—矿内调的涌物人出皮子外．直同缆防直设护措L发， ．柜装敷刷3。、订订／大并施发．．工北始部1说或远)试雷保屋体建及箱壳置设注埋一沟水埋的管施防份《7，W读护上展武程京行 发若 或0W设工程相．火数建。过W者距或电护面接筑P连、意及路或金敷电。：明驴手的汉设：行通．E后时连当涂、筑现刊朋需控维器装触物线接金美电径电属设缆在动趋：计中．过j护要由。电料收电在只z友制修。设电的等。属观缆电缆管的采电控势华与国定建d挂《M缆；用件气邮能q。C．中建建价筑．设时为避压各均室构及桥缆桥保电用缆C电人》在特防。号 的现设筑电n使防雷．种采外架便架少架护缆非沟缆、本e别水．t气t邮用止带建金用构等于敷于敷，采铠必详社．推护材网．直或属镀筑均工设6设构用装细c出寄矿站n根地)的正避管物采。；筑金。驴，驴每驴件妒加妒护收驴{声驴护妒妒驴妒矿妒妒妒妒妒驴妒矿扩护驴驴e9m
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Ying Ying(CapitalAihua(Tianjin)Municipal＆Environmental EngineeringCo．，Ltd．，Tianjin 300060，China)
Li Botong(School ofElectrical Engineering&Automation，Tianjin University，Tianjin 300072，China)
Abstract Aimed at the characteristics ofelectrical 现代污水处理厂的规模越来越大．一旦供电系统
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Combining specific engineering projeet，design scheme 因此．合理的供配电系统设计是保证污水处理厂正常
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sewage treatment plant is introduced；following the
2污水处理厂电气设备特点及设计原则
processes of sewage treatment plant，and taking into
account factors such as econimic and implementation 污水处理厂工艺及设备性能要求供电可靠．一般
difficulty，design problems to be considered and the 不允许停电。所以．污水处理厂供电系统应按二级负
specific implementation methods are given． 荷标准实施。污水处理厂中的主要电气设备包括以下
Key words Sewage treatmentplant Power supply 两类：①中压大功率设备，主要是鼓风机等，采用
and distribution system Design scheme Lightning 中压供电方式；②低压小功率设备，包括搅拌器、
protection and grounding Cablelaying 水泵、电动阀门等。一般采用按流程分区供电方式。
针对以上特点．污水处理厂的供配电系统设计应遵循
摘 要 针对污水处理厂电气设备的特点．提出 以下原则：
a．考虑供电的可靠性。采用两路电源供电。
供配电系统的设计原则。结合工程案例．介绍了污水
b．根据不同设备的功率大小及电压等级．合理
处理厂供配电系统的设计方案。遵循污水处理厂各工
艺流程．兼顾其经济性及实施难度等因素。给出了设 配置变配电室．优化负荷组合。缩短供电距离，节约
计中需考虑的问题及具体实施方法． 电力设备成本。根据当地电力部门要求，合理配置无
关键词 污水处理厂 供配电系统设计方案 功补偿装置。
防雷接地 电缆敷设 c．根据设备需要．选择合适的启动方式，并兼
顾对整个系统及周围设备的影响。
d．考虑周围环境及气候影响．安装防雷设
1 引言
备，选用合理的接地方式。
随着世界工业化进程的迅猛发展．环境问题日益 针对污水处理厂供配电系统的以上特点和设计原
严峻。生产和生活污水这一重要污染源引起了世界各 则，下面对具体工程实例进行介绍。
国政府的关注。治理水污染的课题已被列入世界环保
3设计方案
组织的工作日程…。而防止水污染最行之有效的措施
就是兴建污水处理厂，将污水变为对环境没有危害的 某污水处理厂位于印度Kanhan市。日处理量为
净水再排放到自然环境中。 10万吨．为该市主要污水处理厂。由于所在地区为热
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污水处理厂供配电系统设计(美璧 孛博逼)建虢电乞。
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带气候。设计考虑了长期高温的工作环境。污水处理 电。采用真空断路器及具有通信功能的微机综合保
工艺流程大致分为以下三个部分： 护装置实现ll kV配电系统的短路、接地、过负荷
a．预处理。包括粗格栅、原水提升泵站、细格 保护．
栅、除油沉砂池等工艺流程。 11 kV开关柜包括2台进线柜、2台计量柜、
b．二级处理，包括高效沉淀池、生物滤池、鼓 2台避雷／PT柜、1台母联柜及8台出线柜(其
风机房、反冲洗水池等工艺流程。 中4台分别为1*、3。变配电室的“／0．415 kV变
c．三级处理及污泥处理、除臭等工艺流程。 压器供电．4台为ll kV鼓风机供电)。
其中二级和三级处理都需要化学品投加工艺。 1l kV开关柜具有完善的五防措施。确保人身和
3．1 供电电源和电气负荷 设备安全。真空断路器采用弹簧储能操作机构，直流
本工程供电由印度电力部门提供两路11 kV电 操作．
源。11 kV配电站主接线采用单母线分段。设母联开 3．2．2低压配电系统
关：正常运行时，母联断开，两路电源同时工作。 1，、3*变配电室的变压器低压侧均采用单母线分
本工程的中压设备(4台500kW鼓风机)，需要 段。设母联开关。低压配电系统采用空气断路器的短
11 kV供电电源；低压设备(除鼓风机外的其他所有 路速断、短路短延时及过载长延时电流脱扣器。实现
用电设备)，需要415V供电电源。所以，供配电系 对低压配电线路及用电设备的短路及过负荷保护。其
统分为中压配电系统和低压配电系统。 中变压器低压侧总断路器设短路速断、短路短延时及
3．2配电系统 过负荷长延时三段保护．其它配电断路器设短路速断
污水处理厂的供电要求随工艺的变化而不同。 及过负荷保护．
根据业主的管理要求及节能的需要．本工程配置一 低压配电系统采用TN—S接地型式。变压器中性
个11kV配电站和3个变配电室。 点接地和电气系统保护接地共用接地装置．其接地电
ll kV配电站位于鼓风机房正南方．2路11 kV 阻不大于1 Q．
电缆进线为11 kV鼓风机及全厂其他用电设备供电。 3．2．3无功补偿
1*变配电室与“kV配电站相邻．2路ll kV 根据当地电力部门的规定，用户端的功率因数不
电缆进线来自11 kV配电站．设置2台800 kVA 得低于0．92(滞后)，以免影响电网的供电质量。在
变压器．为2*配电室、生物滤池、鼓风机房、三 本设计中，对于中压大功率设备(鼓风机)采用集中
级处理、除臭、紫外线消毒、服务水等工艺流程 补偿方式．补偿容量为每台鼓风机150 kva，．补偿
供电。 装置安装在11 kV配电站内。对于低压小功率设
∥配电室位于高效沉淀池附近．2路415 V电 备，采用集中补偿方式，在1*和3*变配电室装设
缆进线来自1-变配电室。为细格栅、除油沉砂池、 无功补偿电容器。经中、低压补偿后全厂功率因数
高效沉淀池、反冲洗水池等工艺流程供电。 达0．92以上，既满足电力部门的要求，又具有良好
3·变配电室位于化学品间和污泥处理室中间， 的经济性。
2路11 kV电缆进线来自1l kV配电站．设置2台 3．3电气设备控制方式
500 kVA变压器。为粗格栅、污泥处理、化学品 污水处理厂的所有工艺设备采用马达控制中心
投加等工艺流程供电。 (MCC)控制和现场控制两种控制方式。
下图所示为本工程的配电系统方案，图中仅绘出 马达控制中心的各设备控制单元上设有“自动一
变压器。进、出线及联络，其余略。 停一手动”控制转换开关，自动时由PLC(可编程逻
3．2．1 llkV配电系统 辑控制器)控制，手动时可在控制单元上实施手动控
11 kV配电系统采用单母线分段，设母联开关。 制。手动控制仅在系统和设备调试或维修时使用，正
以电缆放射式向中压鼓风机及1，、3。变配电室供 常运行时全部由PLC控制。
14
●——■■May 2010 V01．29 No．5
一、¨配电系统方案
Fig．Distributionsystem scheme
15
污水处理厂供_己电系统设计(羹莹 孛博通) ———一建裁电乞。
_2E当备m“P制常3为k波k锌击雷为筑道锌上用3在穿人电时构物属电为要孔所料l代2理324主手工22驴本 本1近生卷定生卷定222223222225223221223221E 3在址1■ 一《 读杂a局补b发3c在服欢建L00604801605802806203807267口000、L．V．张何江中6．．．．l时VE0．0．0．0．0．000．002量 工001价二务就C防的配网镀建部进农编册业刊8年价线及■者志提订行线迎筑Cl52637．48．6—电超。运配避雷降物、扁所管行缆直筑内铠缆防洞有1390矿 T000o00。控45利仰劲国元0当直通f建 口。大，——(项R000o0000地防止侵电。锌电筑位行业．第出2合(0支邮■因．供．部支订电If00_机过就行电雷的低做电钢有敷走从埋物电装进止以电Ⅱ上 C制．赞松市0／元元地接过年学310矿f目-I需一雷1害站扁缆物设封科2给8版240订．付编■错可杂电付阅气筑 Tl第不1地时装器袭电总缆或正设。变敷外缆．出电耐缆出(——。．1王等．政分9册／．邮联建Y5护／2述—0设停和．开钢敷内耐堵学排社年本订等I过选志话订!杂5版)12就华．智工册。册订塑局系筑在控全置。击气等保导常时在配设电、在建缆火沟期：290 册电 一接在关就设采火。，水。合尚阅。邮择破：阅志·置社来修驴地华电能程电0 欢)价 阅!订本电l1-操制部遭低．系电护线不。厂电：缆电电(火材入远地1柜近用隔防2，7设2稿回订存)。垫局下月0，社-现构9气 9驴时1．0力化中气0迎请阅社2气—作仅由受压在统位管分带要区室电明线缆灾料室2—程母与电墙止0计0本少务!集列订8这年格 0场)可中3系配南与2读直!，发—网01妒》■员”在P来线配厂故联、别电构缆做采引缆敷均沟筑蔓和封的雨，：已许请!中方阅是28在国统电设自者接型邮行8．控L：1合已 控上筑沟防水1．5护于，注征式服3本B的系C自电区障结电与的到用出较时穿及物延堵电4杂 现污6分系计控5订联：发部2站U制控．制装物及火倒(02价明订之务3社订舍I视统输装较情。缆等设尽电至多均管桥处采等气q场水5析统研．—0阅系望代补(5L箱制，转设处电门灌)1格所志 时一，h为．D线和电置高况所金电备量缆室时穿敷架均取。预控处：．的究第50。本塑号订t本邮f(换。氧的缆：。6年见购间：随t方。制理l第设院二5社：：。pN范柜设线设建下有属位金暗沟外沿挠设内穿以留补 开化接桥电l．1下年需到：便G已费 箱事—三计版护月发!6围)备路浪筑的进外端属敷、．电性。敷保下孑关地架缆表册补2随／广订，(业1版．．开行—矿内调的涌物人出皮子外．直同缆防直设护措L发， ．柜装敷刷3。、订订／大并施发．．工北始部1说或远)试雷保屋体建及箱壳置设注埋一沟水埋的管施防份《7，W读护上展武程京行 发若 或0W设工程相．火数建。过W者距或电护面接筑P连、意及路或金敷电。：明驴手的汉设：行通．E后时连当涂、筑现刊朋需控维器装触物线接金美电径电属设缆在动趋：计中．过j护要由。电料收电在只z友制修。设电的等。属观缆电缆管的采电控势华与国定建d挂《M缆；用件气邮能q。C．中建建价筑．设时为避压各均室构及桥缆桥保电用缆C电人》在特防。号 的现设筑电n使防雷．种采外架便架少架护缆非沟缆、本e别水．t气t邮用止带建金用构等于敷于敷，采铠必详社．推护材网．直或属镀筑均工设6设构用装细c出寄矿站n根地)的正避管物采。；筑金。驴，驴每驴件妒加妒护收驴{声驴护妒妒驴妒矿妒妒妒妒妒驴妒矿扩护驴驴e9m
AIGC"该内容描述的是针对2010年5月出版的《建筑电气》期刊中的一篇文章，专题探讨了污水处理厂的供配电系统设计。在污水处理过程中，电力供应的安全、稳定和高效对整个工艺流程至关重要。文章详细阐述了污水处理厂内的电力需求分析，包括设备负荷特性、供电等级选择、变配电所配置、电缆线路敷设、继电保护与控制策略以及应急电源设计等方面的内容。通过结合污水处理工艺特点和国内外相关标准规范，为读者提供了一套适用于污水处理厂供配电系统的完整设计思路和技术方案，旨在保障污水处理设施的正常运行和节能减排目标的实现。"
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