公用工程设计Ｊ ＰｕｂｌｉｃＵｔｇｕ￣ｓＤｅｓ Ｉ 污水处理厂的供配电设计与实践运用 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ Ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ ｉｎ Ｓｅｗａｇｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔｓ 石晓敏 （山西省城乡规划设计研究院，太原０３０００１） ＳＨＩ Ｘｉａｏ．ｍｉｎ （ＳｈａｎｘｉＵｒｂａｎａｎｄＲｕｒａｌＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００１，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】科学合理的供配电系统设计，是企业实现安全、稳定、可靠和经济运行的重要保障。论文结合某污水处理厂的供配电系统 建设工程，简要论述污水处理厂的供配电设计及自动控制的实践运用。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓｔｏａｃｈｉｅｖｅ ｓａｆｅ，ｓｔａｂｌｅ， ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｒｉｅｆｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌｎｔａａｎｄｔｈｅｕｓｅｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｐｒａｃｔｉｃｅｓ，ｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｏｆａｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌｎｔａ． 【关键词】污水处理厂；供配电设计；自动控制；实践运用 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔ；ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｅｓｉｎ；ｇａｕｔｏｍａｉｔｃｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 【中图分类号１ＴＵ８５２；ＴＵ８５５ ［ＤＯＩＩ１０．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１８．０９．２３５ ［３Ｚ献标志码ｌａ 【文章编号】１００７．９４６７（２０１８）０９．００７３．０３ １工程概况 某污水处理厂其建设规模为—期５ Ｏ００ｍ￣ｌ，二期１０ ０００ｍ３／ｄ； 采用ＭＳＢＲ＋混凝沉淀过滤工艺，本工程供配电设计依据为： １０ｋＶ电源引入线为ＹＪＶ 一１０ｋＶ一３ｘ７０ｍｍ２。 ３变配电室设计 根据厂区总平面图及用电负荷分布，主要负荷集中在鼓 按企业运转所计算的用电量；土建总图布局的要求；各专本设 计根据建设单位提供的资料和当地供电局用电申请的批复； 污水工艺业使用要求；各专业工艺设备要求；以及现行的供配 电系统、照明、防雷及电缆设计规范等。 本污水处理厂电气设计范围为污水厂厂区的全部供配电 设计，包括全厂高、低压供电系统及变电站、厂区内用电设备 风机房附近，故变电站选在鼓风机房旁，占地面积约４００ｍ２，为 二期预留高低压柜、变压器位置。 通过负荷计算，结合实际用电情况，本次设计设置变压器 ２台，承担全厂的生产和生活用电。主变压器选用ＳＣＢ１１— ５００ｋＶ·Ａ／ＩＯｋＶ／Ｏ．４ｋＶ，备用变压器选用ＳＣＢ１ １—５００ｋＶ·Ａ／ １０ｋＶ／０．４ｋＶ，负荷率为７５％～８５％。采用带互锁的双电源互投 装置［１】。 的供电及控制、厂区内各建、构筑物照明及厂区照明设计。 ２供电电源及电压等级 根据工艺专业要求，本工程属二级供电负荷，为保证供电 变电站为单层布置，高压配电室设高压配电柜９台，全部 为ＫＹＮ２８Ａ一１２Ｚ型高压开关柜，真空断路器为ＶＹ４Ｇ～１２型； 变压器２台与低压开关柜并列放置；低压配电室设低压开关 的稳定陛，采用双路供电系统。根据当地的电源情况，由２个变 柜６台，采用ＭＮＳ型，出线方式为下出线。 电站分别引来１路ｌＯｋＶ电源。采用架空或电缆沿地直埋敷设 低压为单母线分段，厂区低压配电采用放射式供电，各子 引至变电站。全厂用电设备均为低压，配电电压为３８０／２２０Ｖ， 项的电源均由变配电室直接引来，用铜芯电缆供电，厂房内设 【作者简介】石晓敏（１９８５～），女，山西太谷人，工程师，从事建筑电 气和市政电气研究。 动力配电箱（柜），对各用电设备进行配电和就近控制。根据环 境要求，用于户外的配电箱的防护等级应达到ＩＰ６５。 ７３ ｌ工程建设与设计 ｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＰｒｏｊｅｃｔ ４继电保护及测量 继电保护及测量包括：（１）变电站控制、保护、信号及合闸 电源采用直流２２０Ｖ电源。高压二次采用计算机综合保护装 置，计算机综合保护装置的各种信号应传输至总计算机系统。 （２）变电站进线设置时限电流速断保护和过电流保护装置、电 流、电压测量仪表，出线设置时限电流速断保护和过电流保 护、电流、电压及功率测量。（３）变压器设置电流速断，定时限 过流保护，过负荷和瓦斯保护及温度保护以及单相接地保护。 （４）低压部分均设有过负荷及短路保护。 ５计量及补偿 ２路进线分别采用高压计量，在变电站高压侧设１０ｋＶ专 用计量柜，做总用电计量，低压侧主要回路装电度表，作分路 计量。要把电能的利用率提高，需要设置全站的无功补偿。以 静电电容器组的自动补偿装置为宜，在变电站的低压侧进行 集中补偿，使功率因数大于０．９。 ６照明设计 为节约用电，厂内照明光源主要采用新型ＬＥＤ光源；厂 区路灯照明光源采用室外防水ＬＥＤ路灯，并用光电开关控 制。照明灯具电压为２２０Ｖ。照明灯具及插座应接专用保护线。 ７厂区电缆选型及安装 所有污水厂内室外低压电力线路均采用ＹＪＶ一１．０ｋＶ电缆 沿电缆沟敷设，穿出电缆沟后穿管埋地敷设。电缆沟采取防水 措施，沟底做纵向排水坡。穿越道路及进出建筑物时穿钢管保 护，厂房内采用导线穿管暗敷，污水厂室内所有动力线路采用 ＹＪＶ一１．０ｋＶ电缆，沿电缆沟或穿钢管埋地暗敷，照明线路采用 ＢＶ一０．５ｋＶ导线穿钢管暗敷。 ８防雷及接地 防雷及接地包括以下几方面：（１）本设计所有建筑物防雷 均按三类防雷设置；（２）本设计全厂３８０／２２０Ｖ低压配电系统 的接地方式为中性点直接接地，所有室内配电均采用ＴＮ—Ｃ—Ｓ 接线形式，工作零线和保护接地线分别单独敷设，严禁在同一 系统中部分设备接地和部分设备接零现象存在，电阻 ≤１ｎ； （３）变电站设接地电阻≤１ｎ接地网，其他建筑的用电点的电 源输Ａ线要重复接地，目接地电阻也要≤Ｉｆ／；（４）用电设备的非带 电的金；蚕 壳，包括电气支架｝勿 刚重她系统实现有效的连接； ７４ （５）接地板为５０ｍｍｘ５ｍｍｘ２５００ｍｍ，接地母线为４０ｍｍ￣４ｍｍ，均 做热镀锌处理。 ９自控系统组成 ９．１系统构成 全厂于厂区办公楼内设置１个中央控制室，对污水处理 整个过程中的各个工艺参数变化和设备的工作状态进行实时 监控。为了方便管理者能够比较及时地掌握企业生产的运行 现状，需要在中央控制室里安装１台投影仪，通过大屏幕显示 全厂工艺流程和各个工艺设备的运行状态及故障状态。根据 污水处理的工艺，设置２个现场控制站，分别负责污水处理系 统和污泥处理系统的工艺参数的采集和设备运行的控制等。 现场控制站主要由ＰＬＣ、ＵＰＳ组成。ＰＬＣ系统具有结构简单、 性能稳定、编程方便、简化和节约控制元件等特点。 ９．２仪表选型 仪表的类型、型号直接关系到自动控制系统的可靠运行， 要结合实际的工作环境，不如传感器，它直接与污泥和污水发 生介质接触，容易出现结垢并发生腐蚀，所以应选择易清洗的 非接触式或者隔膜式的，考虑维修的便捷性，要尽量采用不断 流拆卸以及维护保养周期较长的仪表。 ９．３系统电源 控制回路电源选用下列电压等级：２４Ｖ ＤＣ直流电源和 ２２０Ｖ ＡＣ单相二线制５０Ｈｚ交流电源。 为保证ＰＬＣ控制系统的安全、可靠运行，本系统选用２台 ３ｋＶ·Ａ在线式，正弦波输出ＵＰＳ电源。 ９．４系统接地 ＰＬＣ控制系统需要２种接地：保护地和工作地（逻辑地、 屏蔽地等）。保护地是为了防止设备外壳的静电荷积累，避免 造成人身伤害而采取的保护措施。ＰＬＣ系统所有的操作员机 柜、现场控制站机柜、打印机及端子柜等均应接保护地。保护 地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于ｌｆｌ。逻辑地也 叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端 公共地，也是＋５Ｖ等的电源输出地。如ＣＰＵ的￣５Ｖ、￣１２Ｖ的 负端，需要接入公共接地极。 ＰＬＣ控制系统中仪表信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地以 提高信号精度防止干扰。线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成 闭合回路干扮”。 （下转第１２０页） ｌ工程建设与设计 ｆＣｏｒｔｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆Ｄｅｓｉ￣ＦｏｒＰｒｏｊｅｃｔ ２．３爆破效果监测及爆破设计优化 ２．３．１爆破效果检查 １００；Ｑ为单段最大装药量，ｋｇ；Ｒ为爆源至被保护构筑物之间 的距离，取７５ｍ； 为地震波衰减指数，取 ＝１．５。 经计算，单段最大装药量Ｑ≤１６８．９ｋｇ，爆破设计中单段最 大装药量５．８５ｋｇ，满足要求。 每次爆破后，要对爆破效果进行仔细检查、分析爆破参数 的合理Ｉ生，以确定适合本岩层最佳爆破参数。具体从以下各方 面进行检查、核定及分析：（１）超欠挖情况；（２）爆破进尺是否 达到爆破设计要求；（３）爆出石碴块是否适合装碴要求；（４）炮 ３．２爆破飞石距离控制验算 在隧道开挖爆破中，会有个别岩块飞散距离较远，易对人 眼痕迹保存率，Ⅳ级、Ｖ级围岩的炮眼痕迹保存率７０％，并在 开挖轮廓面上均匀分布 ；（５）开挖轮廓圆顺，开挖面平整，２次 爆破衔接台阶不大于１０ｃｍ；（６）爆破震动监测结果。 ２．３．２爆破设计优化 员、设备或建筑成品产生危害，必须予以重视和控制。个别飞 石的飞散距离与爆破参数、孔口堵塞质量等因素有关。隧道开 挖爆破中，掏槽眼最有可能产生危害性飞石，应特别注意其填 塞质量，并作飞石距离验算。 飞石距离验算公式： ＝２ Ｗ 根据每次爆破后的检查情况，分析原因及时修正爆破参 数，提高爆破效果，改善技术经济指标：（１）根据岩层节理裂隙发 式中，Ｒ为飞石安全距离，ｒｎ； 为飞石安全系数，一般 ，＝ １．０～１．５；Ｗ为最大一个药包的最小抵抗线，ＩＴＩ；ｎ为最大药包的 爆破作用指数。 育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量，特别是周边眼的有关参 数。（２）根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅 助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。（３）根据爆 破振速监测，调整单段起爆最大药量及雷管段位。（４）根据开 挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼眼底落在同一断面。 经验算，设计中可能产生的最大飞石距离Ｒ＝３５ｍ。起爆 时，确保人员、机械设备撤离出爆源１５０ｍ以外。 ４结论 通过对黑龙江尚志市幸福沟水库供水隧洞的爆破设计， 得出以下结论： １）小断面圆形隧洞爆破应采用直形掏槽，可以加大开挖 进尺，加快施工进度； ２）优化光面爆破参数，采用小药卷炸药、导爆索起爆等措 ３爆破安全验算 ３．１爆破地震波控制验算 由爆破引起的地震波是对已完成结构物和周围建筑产生 破坏作用的主要因素，当震速小于或等于５ｃｍ／ｓ时，一般可以 保证建筑物的安全，在这里控制地震波速Ｖ￣２ｃｍ／ｓ。在隧道开 挖爆破中，震速主要与一次性起爆的药量有关，因此，这里用 控制单段最大装药量来控制地震波的危害。 地震波波速验算公式： Ｖ＝Ｋ×（ ）一 施，开挖面半孔率可达到８５％以上。 【参考文献】 【１】钟伟华供水工程输水隧洞钻爆设计与施工ｆＪ１．爆破，２００３（１）：３６—３８． 【２】钟伟华．深圳市东部供水工程输水隧洞施工钻爆设计的探讨ｌＪ１．中 、／Ｑ 国农村水利水电，２００２（１ １）：５０—５２． 式中， 为地震波波速，取２ｃｍ／ｓ；Ｋ为传播介质系数，取 ＝ 【收稿日期１２０１８－Ｏ１．２５ （上接第７４页） 要的梳理和论述，提出了设计中所需要注意的事项和对设备 的选型要求，以保证污水处理厂系统的正常运行。 【参考文献】 【１】拓守玺．浅析某污水处理厂供配电与自控仪表系统设计【ＪＪ．甘肃科 技，２０１５，３１（４）：２７—２８． ９．５电缆敷设 ＰＬＣ控制系统包括仪表信号电缆、电源电缆及控制电缆， 敷设时不同信号类型的电缆应分层敷设，保证距离。室内采用 保护管明敷或暗敷；室外沿电缆沟、桥架或直埋敷设为主，在 电缆的首端、末端挂标志牌。 １ Ｏ结语 本文对污水处理厂的供配电与自动控制设计，进行了简 １２０ 【收稿日期１２０１８－０７—１８