再生水厂初步设计说明

9电气设计
9.1工程概述
昌平区未来科技城再生水厂工程，近期再生水水处理设计规模：8万m3/d，远期总处理设计总规模：11万m3/d。

处理厂主要生产构筑物包括进水泵房、粗格栅间、沉砂池及细格栅间、调节池、生物池、污泥泵房、鼓风机房、二沉池、生物滤池超滤膜池、浓缩脱水机房、加氯加药间等构筑物，还包括变配电室、综合办公楼、热泵机房、机（电）修间、食堂及附属构筑物等设施。

厂区电气设计包括：厂区10kV高压配电系统、10/0.4kV变配电控制系统、全厂照明系统、线路敷设及防雷接地系统。

9.2 设计分界
以处理厂设置的10kV进线分界环网柜出线侧电缆终端头为界，其以下部分为本设计容，以上部分属于本工程外电源设计围。

9.3 设计标准、规
《供配电系统设计规》（GB50052-2009）
《低压配电设计规》（GB50054-95）
《10kV及以下变电所设计规》（GB50053-94）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规》（GB50062-2008）
《电力装置的电力测量仪表装置设计规》（GB/T50063-2008）
《通用用电设备配电设计规》（GB50055-93）
《建筑物防雷设计规(2000年版) 》（GB50057-94）
《电力工程电缆设计规》（GB50217-2007）
《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）
《控制室设计规定》（（HG/T20508-2000）
《民用建筑电气设计规》（JGJ16-2008）
《3－110kV高压配电装置设计规》（GB 50060－92）
《工业与民用电力装置的接地设计规》（GBJ 65-83）
《建筑电气工程施工质量验收规》（GB 50303－2002）
《电气装置安装工程低压电器施工及验收规》（GB 50254-96）
9.4 负荷等级及供电电源
污水处理厂负荷等级为二级，采用两路10kV电源供电，一路专用，一路备用，每路电源均可承担全厂100%运行负荷。

两路10kV电源引自处理厂设置的10kV进线分界环网柜系统。

9.5 计算负荷及变压器选择
一期污水处理厂全厂安装负荷6174kW，计算负荷3697kW，其中高压负荷750kW，低压负荷2947kW。

除鼓风机房鼓风机为10kV用电设备，其余用电负荷均为低压380/220V用电设备。

二期污水处理厂全厂安装负荷8204kW，计算负荷5160kW，其中高压负荷1000kW，低压负荷4160kW。

除鼓风机房鼓风机为10kV用电设备，其余用电负荷均为低压380/220V用电设备。

大功率设备采用轴功率计算法，小容量设备采用需要系数法，照明及生活用电按单位面积用电量计算法。

低压用电设备计算负荷及变压器选择如下表：
9.6 变配电室设置及供配电系统
在鼓风机房配电室设置10kV进线分界环网柜系统（10kV分界室）、处理厂10kV配电系统（10kV配电室）。

设置七个0.4kV变配电系统（位于格栅间配电室；脱水机房配电室；鼓风机房配电室；生物滤池变配电室；膜超滤车间变配电室；配水泵房变配电室；热泵机房配电室）。

格栅间变配电室(MCC1)设置在粗格栅附近。

格栅间变配电室设置两台250kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置11面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。

负责粗格栅、细格栅、曝气沉砂池及进水泵房用电设备供电、保护及控制。

脱水机房变配电室(MCC2)设置在脱水机房旁边。

脱水机房变配电室设置两台400kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置6面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。

负责脱水机房及贮泥池用电设备供电、保护及控制。

鼓风机房配电室（MCC3）设置在鼓风机房旁边，包括：10kV分界室、10kV配电室、10kV 电容器室、10/0.4kV配电室和控制值班室。

高压室设置27面10kV中置式开关柜（2面进线柜、2面计量柜、2面PT避雷器柜、2面母联柜、13面变压器出线柜、4面鼓风机房出线柜、2面备用柜），10kV配电系统采用单母线分段接线方式，两路电源一用一备，每路电源均可承担全厂100%运行负荷，正常运行时母联闭合，二进线开关与母联开关之间加装三合二联锁；值班控制室设置10kV系统所需直流系统；10kV电容器室设置4面10kV电容电容器柜，为4台鼓风机提供一对一电容补偿。

10/0.4kV配电室设置两台200kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置18面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。

负责鼓风机房、生物池、加氯加药间的低压用电设备供电、保护及控制。

生物滤池配电室(MCC4)设置在生物滤池里，包括0.4kV配电室和值班控制室。

生物滤池设置13面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。

负责生物滤池、二沉池的用电设备供电、保护及控制。

膜超滤车间变配电室(MCC5)设置在膜超滤车间。

膜超滤车间变配电室设置两台315kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置5面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。

负责超滤车间的用电设备供电、保护及控制。

配水泵房变配电室(MCC6)设置在配水泵房旁边。

变配电室设置两台315kVA/10/0.4kV 干式带外壳变压器，正常运行时两台变压器同时运行；设置10面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两进线和母联开关进行三合二电气连锁，正常情况下，两进线开关闭合、母联开关断开，两段母线分列运行。

负责配水泵房用电设备供电、保护及控制。

热泵机房配电室(MCC7)设置在综合楼一层，设置一台800KVA变压器和5面0.4kV配电柜，0.4kV配电系统采用单母线不分段接线方式，负责综合楼、热泵机房、食堂、浴室的用电设备供电、保护及控制。

9.7远期工程电源的考虑
二期工程实施时（外线电缆已经按照二期需施）对10kV系统设备进行调整（调整各进出线柜断路器保护整定值、更换各进出线柜电流互感器），鼓风机房配电室10kV系统将1面备用出线柜改为新增鼓风机出线柜，满足二期增加高压用电设备的需求。

二期工程为满足新增用电设备的需求，将格栅间配电室(MCC1)原有两台变压器更换为两台400kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器；将脱水机房配电室(MCC2)原有两台变压器更换为两台500kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器；将鼓风机房配电室(MCC3)原有两台变压器更换为两台315kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器；将生物滤池配电室(MCC4)原有两台变压器更换为两台500kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器；将膜超滤车间变配电室(MCC5)原有两台变压器更换为两台500kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器；将配水泵房配电室(MCC6)原有两台变压器更换为两台500kVA/10/0.4kV干式带外壳变压器。

并且各配电室低压配电柜数量根据负荷需要均有所增加。

全厂各个变配电室的土建均在一期工程实施时按照二期工程所需建设。

9.8 无功补偿
对每台10kV鼓风机电动机采用一对一就地电容补偿。

在各0.4kV系统母线两段上设置集中自动投切控制补偿电容器，保证全厂各低压系统功率因数不小于0.95。

在鼓风机房配电室10kV系统两路进线处设置专用计量柜，柜设置供电局专用计量表计和互感器。

在每个MCC中设置集中的照明出线回路，并设置单独用电计量。

9.10 保护
10kV 高压系统中的继电保护采用微机综合保护装置，与控制分站通讯采用现场总线。

按《电力装置的继电保护和自动装置设计规》GB50062-2008，设置如下保护：10kV进线、出线、母联：带时限的电流速断、过流保护；
10kV变压器出线柜：速断、过流、温度保护；
10kV电机出线柜：速断、过流、零序、过负荷；
0.4kV配电系统设备保护全部采用电流速断保护、过负荷保护；
潜水泵电动机出线保护全部采用电流速断保护、过负荷保护、泄漏保护、温度保护、干运行保护。

9.11 电动机启动方式及控制方式
容量大于等于37kW的电动机采用软启动方式，容量小于37kW的电动机均采用直接启动方式。

所有变频电动机配用变频器工作方式。

所有工艺流程上的电机设备均设有现场手动、MCC手动及计算机自动三种控制方式。

9.12 厂平面
厂平面设置电缆沟，将各变配电室相连通。

厂平面其它零星设备的动力、信号电缆采取穿管直埋的方式与厂平面电缆沟相连。

9.13 接地及构筑物防雷
10kV系统在各10kV进线柜装设避雷器。

各低压系统进线柜设置浪涌抑制器。

接地系统以接地装置及构筑物的钢筋为主要接地体，通过镀锌扁钢接地干线、电缆等与所有电气设备接地端连接。

低压配电系统接地采用TN-S系统。

厂区各构筑物按照三类防雷等级设防，根据高度在屋面设避雷网，利用构筑物钢筋做避雷引下线，与厂区接地体联为一体，防雷接地、工作接地、保护接地合为一个系统，接地电阻≤1Ω。

自控系统和仪表系统的信号电缆、电源电缆端头均设置避雷器，它们的防雷接地、工作接地、保护接地接入自控和仪表系统全厂防雷接地系统，接地电阻≤1Ω。

门房、配电室、控制室、办公室、休息室等构筑物均采用节能型荧光灯照明方式，局部加装墙上壁灯。

对于各车间通常采用工厂配照型灯具，光源采用节能灯。

照明线路均采用BV型铜芯聚氯乙烯绝缘电线。

在各构筑物人行区设置应急照明灯；综合办公楼设置疏散指引灯；厂区道路照明采用LED灯具。

9.15 主要电气设备选型
高压开关柜：选用中置式开关柜，真空断路器选用进口或合资公司产品。

变压器：选用SG11型干式变压器。

低压开关柜：选用组合式低压开关柜。

电缆：高压电缆选用YJV-10型、低压电缆选用YJV-1型、控制电缆选用kVV-0.5型。

10 仪表、自控系统设计
10.1 设计标准、规
《电子计算机机房设计规定》（GB50174-93）
《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》（HG 20505－2000 ）
《自动化仪表选型设计规定》（HG/T20507-2000 ）
《仪表供电设计规定》（HG/T 20509-2000 ）
《信号报警、联锁系统设计规定》（HG/T 20511－2000 ）
《仪表配管、配线设计规定》（HG/T 20512－2000 ）
《仪表系统接地设计规定》（HG/T 20513－2000 ）
《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T 20573－1995）
《控制室设计规定》（HG/T 20508-2000）
《工业自动化仪表工程施工及验收规》（GB50093-2002）
10.2 设计容
污水厂的检测仪表、自动化监控系统、系统的设计。

10.3 设计原则
⑴现场控制分站实现现场无人值守。

⑵自动化控制设备和在线检测仪表的选择应遵循可靠性高、使用方便、安装和维护简单、价格合理的原则，选择其行业中的主流产品，并在设计上预留扩充空间。

⑶自动化监控系统主干网采用100Mbps工业以太网（光纤环网）。

⑷软件：模块化，以便于用户程序的编辑、调试、修改和更新。

10.4 检测仪表
根据工艺流程和处理厂生产管理及自动化的要求配置必要的在线检测仪表。

具体容详见设备材料清单中仪表部分。

水质检测仪表建议采用进口优质品牌产品；在线过程检测仪表和环境检测仪表建议采用国产或合资优质品牌产品。

10.5 自动化系统设计
①自动化监控系统技术指标
平均无故障间隔时间MTBF＞20,000小时
数据正确率I＞98％
时间参数：
报警响应时间t ≤3秒
实时数据更新时间t ≤3秒
控制指令的响应时间t ≤3秒
计算机画面的切换时间t ≤0.5秒
②系统网络构成
自控系统由三层网络构成。

第一层：信息层，由管理机、服务器、便携式计算机、工业以太网交换机、网络打印机等设备构成。

采用基于IEEE802.3标准的100Mbps以太网，传输介质采用双绞线。

第二层：控制层，由现场控制分站和工业以太网交换机组成。

采用基于IEEE802.3标准的全双工100Mbps以太网，传输介质采用多模光缆。

第三层：设备层，由现场控制设备和各种智能仪表组成，采用基于IEC61158标准的现场总线通信方式或I/O接点方式，与现场控制单元进行通信。

现场总线协议根据控制设备和仪表选型确定。

③系统配置及功能
污水厂自控系统为开放的分布式控制系统，在综合办公楼设中控室，在格栅间配电室、脱水机房变配电室、鼓风机房变配电室、生物滤池配电室、超滤间配电室、配水泵房配电室、热泵机房配电室设七个现场控制站。

现场控制站配置可编程序逻辑控制器（PLC）、工业现场人机界面设备，以太网交换机，PLC柜，不间断电源（UPS）及防雷电保护装置，并置针对本区域工艺及设备的监控所开发的应用程序。

七个现场控制站的PLC监控的容与其同地点设置的变配电系统服务围相同。

中控室
本工程在中控室设置实时自动化监控系统，两套操作站相互热备，接收、处理所有的上传数据，集中管理、控制处理厂现场控制分站，提供清晰、友善的人机界面，完成生产管理的日报、月报、年报，可以在中控室集中控制再生水厂的运行。

两套操作站进行主备转换时，系统无数据丢失。

自动化监控系统同时设置了数据服务器与处理厂办公自动化系统相连，办公自动化系统在厂长室、总工室、化验室等有关部室设置有计算机显示终端。

自动化监控系统组态软件开放、灵活，可以对水厂进行监测、控制，具有动态画面显示、报警、报表输出、趋势预测、历史数据存储等功能。

自控系统组态软件采用全中文操作模式，能够组态中文显示画面，具有使用方便、简单易学、软件组态灵活的特性，能够
确保用户可快速开发出实用、可靠、有效的自动控制系统。

10.6 系统：
在综合办公楼中心控制室设置一套30门数字程控交换机（5路出口接入市话网），包括电源、后备电池、话务机及传真机等。

各构筑物设置1门，其余将按需分配在综合办公楼各房间。

10.7 防雷保护和接地系统
为防止由于室外安装的仪表、现场PLC站和控制室监控设备遭雷击或过电压引起设备故障，采取如下措施：
信号电缆、电源电缆存在户外段的检测仪表在仪表模拟量输出端设置信号防雷过电压保护装置，在仪表电源输入端设置电源防雷过电压保护装置。

PLC端凡户外引进的模拟量信号在进入PLC模块前设置信号防雷过电压保护装置。

监控设备UPS前设置电源防雷过电压保护装置。

仪表及监控与电气为统一接地体，接地电阻不大于1欧姆。

18节能
18.1 照明
照明线路采用铜芯缆线；夜间走动人员较少的灯光照明处，采用声光控制开关控制照明。

综合办公楼、变配电室选用细管径荧光灯，T8、T5直管型荧光灯配用电子镇流器；生产车间采用高压钠灯、金属卤化物灯配用节能型电感镇流器。

厂区道路照明采用LED灯具。

18.2 功率因数补偿
10kV电动机采用就地补偿，每个10kV电动机对应一台补偿柜。

在处理厂各变配电室0.4kV系统母线上均集中进行电容自动投切的功率因数补偿，将各变配电系统的低压母线上功率因数提高至0.95。

18.4变频调速设备
进水泵房部分提升泵、生物滤池部分电机、超滤车间产水泵、配水泵房部分配水泵采用变频调速控制方式，以大量节能。

18.3 其它措施
动力电缆全部选用YJV型，变压器选用SG11低损耗环保型。

表12-3 主要电气设备材料一览表
表12-4 主要仪表、自控设备材料一览表。