关于污水处理厂的供配电系统设计的探究
随着现代污水处理厂的规模越来越大，一旦供配电系统发生故障，将会造成设备瘫痪，导致全厂停运，造成重大损失，合理的供配电系统设计是保证污水处理厂正常运行的必要前提。
一、污水处理厂中供配电特点及设计原则
污水处理工程主要处理的是工业废水和生活污水，要求污水处理厂工艺及设备性能供电可靠，一般不允许停电，供电系统应按二级负荷标准实施，污水处理厂中的主要电气设备包括中压大功率设备和低压小功率设备，中压大功率设备主要是鼓风机等，低压小功率设备包括搅拌器、水泵、电动阀门等。设计应遵循的原则如下：考虑供电的可靠性，采用两路电源供电；根据不同设备的功率大小及电压等级，合理配置变配电室，优化负荷组合，缩短供电距离，节约电力设备成本，根据当地电力部门要求，合理配置无功补偿装置；根据设备需要，选择合适的启动方式，并兼职对整个系统及周围设备的影响。
二、污水处理厂中供配电系统的设计要点
1、电缆敷设
电缆敷设同样也是污水处理厂电气系统设计的关键。一般通过电缆桥架和电缆沟进行敷设，局部采用直埋的方式。室内设备采用电缆桥架敷设方式会更加便捷，室外一般采用电缆沟敷设，但在地下管道复杂的情况下也采用电缆桥架的敷设方式。电缆桥架敷设需采用防腐蚀的热镀锌桥架。电缆沟敷设主要包括室内以及室外两种。室内电缆沟可设置混凝土盖板和钢盖板，无论是安装还是检修都较为方便。室外电缆沟则主要需要考虑防盗、防水等因素，其大多与暗渠结构类似，在电缆沟上设有覆土以及盖板，由于室外电缆沟不方便开启，所以其需要提前考虑安装以及检修的操作空间问题，即要求其净宽不小于0.6m，净高不低于0.8m。除此以外，室外电缆沟还需进行检修井的设置，检修井间的间距应超过21m，这样才能做到设备最大效率的应用。此外，多雨和地下水充足的地区，电缆沟内还需做好排水措施，防止渗水。
2、电气设备控制
工业和生活污水有不同的处理工艺，在实施方面，要本着经济合理有效的原则，在污水处理工程的设计分析论证后，确定最佳处理工艺的方案实施，无论何种工艺的实施都必须配有不同的环保设备，而为了这些环保设备的正常运行就必须提供所需的电力和电气控制设备。污水处理厂的工艺设备应该采用马达中心控制和现场控制，采用在线监测和智能化监测系统，这样保证电气设备的可靠运行，减轻工人的劳动强度，提高污水处理的现代化管理水平，满足了生产过程中的自动化控制。马达控制中心的各设备控制单元上设有“自动-停-手动”控制开关，自动时由PLC控制，手动时可在控制单元上实施手动控制，手动控制仅在系统和设备调试或维修时使用，正常运行时全部由PLC控制，远程时由MCC的PLC控制，就地时可在现场控制箱上手动控制。就地控制仅在系统和设备调试或维修时使用，正常运行时全部由PLC控制。
3、防雷和接地
为降低电气系统故障情况下的人体接触电压，建筑物做总等电位联结。所有进出建筑物的各种金属管道、电缆保护管、电缆金属外皮及PE线等均采用镀锌扁钢或导线分别与等电位端子箱连接，室外构筑物上所有正常不带电的设备金属外壳、金属构架等均采用镀锌扁钢就近与构筑物处的接地装置相连。为防止配电设备遭受来自输电线路的雷电波的侵害，在配电站开关柜母线上装设氧化锌避雷器，低压配电设备设浪涌保护器，为防止直击雷的袭击，在厂区较高建筑物屋面装设避雷带或避雷网。
三、案例分析
1、工程概况
某污水处理厂，主要处理生活污水以及工业废水，污水处处理规模：20000m³/d。该污水处理厂规划占地面积约174.67亩。污水处理厂内主要建筑物有：1）粗细格栅间、沉砂池2）调节池及提升泵房 3）事故池 4）气浮池 5）水解酸化池 6）A2O池 7）二沉池 8）深度处理车间（高效澄清池+V型滤池）9）反冲洗泵房 10）臭氧发生设备间11）接触消毒池 12）污泥浓缩池 13）污泥提升池 14）污泥井 15）污泥脱水机房 16）在线监测间17）鼓风机房、变配电室 18）加药间、机修间、仓库 19）办公楼 20）门房。
2、供配电系统设计
（1）电力负荷分级。根据《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）第3.0.1条，《室外排水设计规范》（GB50014-2006）第6.1.19条的规定，污水处理厂内所有污水处理工艺设备的用电均为二级负荷，厂区内的办公用电、厂区道路照明用电为三级负荷。本次工程的二级负荷总安装容量2932.93KW，计算有功功率1608.3KW，计算视在功率1881.5KVA，；全厂三级负荷装机功率为222.55kW，计算功率为178.04kW，计算容量为189.4KVA。
（2）高压配电系统。本工程在污水处理厂区新建一座变配电站，变配电室内安装有两台2000KVA变压器，10kV/0.4kV，两台变压器互为备用，并且变配电室内的空间也满足远期电力增容需求。高压侧设置两段母线分列运行供电方式，母线间设置母线联络柜。正常时两路电源同时供电，当有一路电源故障时，首先切除故障电源，尔后母联自动合闸，由另一路电源承担所有负荷。要求两台进线柜之间设电气和机械联锁。
（3）低压配电系统。低压侧采用单母线分段运行的接线方式。低压两段母线分列运行供电，母线间设置母线联络柜。正常时两台变压器同时工作，当有一台变压器故障时，首先切除故障电源，尔后母联自动合闸，由一台变压器承担所有二级负荷。要求低压两台进线柜之间设电气和机械联锁。变压器低压侧设无功功率自动补偿装置集中补偿，补偿后功率因数达0.9以上。计量方式采用高供高计，动力照明一并计量，计量装置安装在配电间。
四、结束语
综上所述，城市污水处理厂是我国非常重要的城市市政公用配套设施，保障污水处理厂运行的稳定性、安全性是实现社会稳定的重要途径。因此，设计人员必须要不断摸索、总结、探讨，逐步找到适合污水处理厂供配电系统特点的设计方式，做好供配电工作，为污水处理达标并稳定可靠运行提供有力保证。
