10 电气设计
10.1 供电系统
10.1.1 规定了泵站供电系统设计的基本原则和设计应考虑的内容。泵站供电系统设计应以 泵站所在地区电力系统现状及发展规划为依据，是说在设计中应收集并考虑本地区电力系统 的现状及发展规划等有关资料。在制订本规范的调查中，曾发现专用变电所、专用输电线和 泵站电气联接不合理，使得有的工程初期投资增加，有的在工程投运后还需改造。因此，本 条文强调了要“合理确定供电点、供电系统接线方案”等是非常必要的。
10.1.2 通过对12个省，直辖市、自治区的调查情况看，大、中型泵站容量较大，从几千千 瓦到十几万千瓦，有的工程对国民经济影响较大，一般采用专用直配输电线路，设置专用降 压变电所，也有从附近区域变电所取得电源，采用直配线供电的，电压一般为6KV或10KV， 此时，应考虑变电所其它负荷性质。
变电所的其它负荷也不能影响本泵站电气设备的运行，当技术上不能满足上述要求时， 则应采取设专用变电所方案。
10.1.3 “站变合一”的供电管理方式是指将专用变电所的开关设备、保护控制设备等与泵 站的同类设备统一进行选择和布置。这种供电管理方式能节省电气设备和土建投资，并且可 以相对减少运行管理人员。据对17个工程55个泵站的调查，“站变合一”的供电管理方式占 设专用变电所泵站的70％。这种方案在技术上是可行的，经济上是合理的，大多数设计。供 电及泵站管理部门都比较欢迎。据此，对于有条件的工程宜优先采用“站变合一”的供电管 理方式。
调查中还了解到“站变合一”的供电管理方式在运行管理中存在以下问题：当变电所产 权属供电部门时，有两个系统的值班员同室、同台或同屏操作情况，容易造成管理上的矛盾 与混乱；或者是供电部门委托泵站值班员代为操作，其检修或试验仍由供电部门负责，这样 容易造成运行和检修的脱节，有些设备缺陷不能及时发现和处理，以致留下事故隐患。因此， “站变合一”供电管理方式应和运行管理体制相适应。当专用变电所确定由泵站管理时，推 荐采用“站变合一”的供电管理方式。 10. 2 电气主接线
10.2.1 本条规定了在电气主接线设计时应遵循的原则和应考虑的因素。泵站分期建设时， 特别强调了主接线的设计应考虑便于过渡的接线方式，否则会造成浪费。
10.2.2 由12个省、直辖市、自治区的55个泵站的调查发现，主接线大都采用单母线接线， 其中单母线分段的占47％，一般有双回路进线时，均采用单母线分段接线。运行实践证明， 上述接线方式能够满足泵站运行的要求。
10.2.5 关于站用变压器高压侧接点：当泵站点气主接线为35KV“站变合一”供电方案时， 在设计中常将站用变压器（至少是其中一台），从35KV侧接出。这台变压器运行期间可担负 站用电负荷，停水期间可作为照明和检修用电。主变压器退出运行，避免空载损耗。如某工 程装机功率为6万kV，停水期间主要仅带检修及电热照明负荷运行，每年停水期间主变损耗 有功25KV，无功187万KV。
有些地区有第二电源时，在设计中为了提高站用电的可靠性或避免主变停水期间的空载 损耗，常将其中一台站用变压器或另外增加一台变压器接至第二电源上。
当采用220V硅整流合闸48V蓄电池跳闸直流系统时，为了解决进线开关电动合闸问题， 常将站用变压器（有时是其中一台）接至泵站进线处，否则该进线开关只能手动合闸或选用 弹簧储能机构。
当泵站采用蓄电池合跳闸直流系统时，站用变压器一般从主电动机电压母线接出。
站用变压器高压侧接线如图3～图10。
图3
图4
图5
图6
图7
图8
图9
图10 10.3 主电动机及主要电气设备选择
10.3.3 泵站专用变电所主变压器容量的选择应满足机组起动的要求，主变压器的容量及台 数确定应与主接线结合起来综合考虑。
10.3.4 选用有载调压变压器要由电压检验结果而定。排灌泵站年运行时间较短（一般平均 为120～200天），开停机组频繁，负荷起落较大；多机组运行时电压降落较大，电压质量不 稳定，尤其是一些处于电网末端的泵站，这种现象更为严重。调查中有的泵站降压到20％， 这时若再开一台机，就有可能引起电动机低电压保护动作而跳闸。将泵站专用变电所的主变 压器改换成有载调压变压器，情况就明显好转。近年来，越来越多的大、中型泵站工程设计 选用了有载调压变压器。 10.4 无功功率补偿
10.4.1 本条根据国家有关政策确定了泵站无功功率补偿的基本原则。无功补偿容量的分配 应根据泵站的供电系统潮流计算，经技术经济比较确定。无功补偿容量布局要合理，力求做 到“就地平衡”。这种方案避免了无功电力在系统中远距离输送，从运行来看，损耗较少， 较为经济。从泵站初期投资来看，这种方案与集中补偿方案相比，可使变压器容量、无功补 偿容量以及输送导线截面相对减少，从而节省了输变电及无功补偿设备的投资。1983年颁布 的《全国供电规则》（以下简称《规则》）及《功率因数调整电费办法》以下简称《办法》） 都强调了无功电力就地补偿，防止无功电力倒送的原则。通过《办法》的执行，还与各运行 泵站的经济利益发生关系。按照《办法》中的规定，用户功率因数比规定标准每降低0.01， 电价将提高0.5％。对于执行《办法》的期限，原水电部和原国家物价局联合颁布的“关于 颁发功率因数调整电费办法的通知”中规定，可以根据情况，拟定措施，但不能晚于1986 年底。因此，在设计初期就要从经济运行的角度出发，根据工程情况进行必要的经济核算工 作。故本条明确指出无功功率补偿设计要按上述两个文件中有关规定执行。
10.4.2 本条系根据我国有关能源经济政策和国家计委颁发的“关于工程设计中认真贯彻节 约能源，合理利用电能，并加速修订补充设计规范的通知”的精神；参照《规则》、《办法》 及其条文解释的具体要求而制定的，旨在保证泵站及其工程在计费处的功率因数值不低于国 家标准。
从某泵站专用变电所的110kV母线的功率的因数来看，其设计值为0.94，每年的实际运 行值均能达到0.9，电力系统处在高功率因数下运行。因此，本条文的规定是完全正确的。 条文的规定值考核处定在计费点，即产权分界点，纯属业务部门的具体规定。
10.4.3、10.4.4 条文中肯定了目前在泵站中采用的两种无功功率补偿的方式。由于同步电 动机补偿与静电电容器补偿相比有一些明显的优点，如适应电网电压波动能力较强，能进行 无级调节等，所以在经济性比较相差不多的情况下，宜优先采用用同步电动机补偿。在这两 条文中推荐单机容量以630kW为界分别采用两种补偿方式。
根据《规则》中有关“无功电力就地平衡”的原则，在条文中强调电容器应分组，其分 组数及每组容量应与运行方式相适应，达到能随负荷变动及时投入或切除，防止无功电力倒 送的要求。 10.5 机组启动
10.5.1 条款规定主电动机启动时，其母线电压降不超过15％额定电压，以保证主电动机顺 利完成启动过程。
但经过准确计算，主电动机启动时能保证其启动力矩大于水泵静阻力矩，并能产生足够 的加速力矩使机组速率上升。当供电网络中产生的电压降不影响其它用电设备正常运行时， 主电动机母线电压降也可大于15％额定电压。
调查情况表明，某泵站主电动机系6000kW同步电动机，直接启动时电压降达23％额定电 压；另一泵站主电动机系8000kW同步电动机，直接启动时电压降高达37％额定电压。上述两 种同步电动机均能顺利完成启动过程，并已投运多年，启动时未影响与之有联系的其它负荷 的正常工作。
无论采用哪种启动方式，根据实际需要均可计算启动时间和校检主电动机的热稳定。
10.5.2 由于我国同步电动机的配套励磁装置尚处于发展阶段，为了慎重起见，在确定最不 利运行组合形式时，应进行排列组合计算。 10.6 站用电
10.6.2 站用变压器台数的确定，主要取决于泵站负荷性质和泵站主接线。据调查情况表明： 站用变压器设置一台的占45％，两台的占35％，三台的占20％。当泵站采用单母线分段时， 绝大多数用两台站用变压器；当采用单母线时，一般采用一台站用变压器。 10.7 屋内外主要电气设备布置及电缆敷设
10.7.1 为了便于操作巡视和运行管理，减少土建工程量，节省投资，本条明确要求降压变 电站尽可能靠近泵站主泵房与辅机房的高压配电室。在调查中发现有降压变电站远离泵站， 进线铝排转弯三次进高压室的不合理的现象。
主变压器尽量靠近泵房，但应满足防火防爆要求。当设置两台主变压器时，其净距不应 小于10m，否则应在变压器之间设置防火隔墙，墙顶应高出变压器顶盖lm，宽度应超出变压 器的外廓0.5m。变压器与防火隔墙之间以及变压器与泵房防火墙之间的净距不应小于1.2m。 如主变压器外廓距泵房墙小于5m时，在主变压器总高度3m以下及外廓两侧各3m以内的泵房墙 上，不宜开设门窗或通气孔，当变压器外廓距泵房墙为5～10m时，可在墙上设防火门，并可 在变压器高度以上设非燃性固定窗。
10.7.3 是否设置中控室，与泵站性质、装机多少及自动化程度有密切关系。调查表明：五 六十年代设计并投入运行的泵站，多数为就地操作，不单设中控室。70年代以后设计投入运 行的泵站，绝大多数采用集中控制方式，一般都设置了控制室。有一些潜没式泵站设置了控 制室，是因为这类泵站主泵房与辅机房相隔甚远，虽然机组容量不大，台数也不多，但从运 行需要来讲应当设置控制室。有些有条件的地区在对过去设计的泵站进行改建、扩建时，往 往也增设了中控室。
主泵房噪声大、湿度大、夏天湿度高，因而劳动条件较差，如设置控制室能大大改善工 人的工作条件，投资又不多。因此，今后设计的泵站推荐设置中控室。
10.7.12 蓄电池室应按防酸、防爆、防火建筑物设计，并应符合国家现行有关标准的规定。 调查中发现有一部分灌排泵站蓄电池室设计不符合规程要求，影响泵站主机的安全运行，因 而本条作了上述规定。 10.8 电气设备的防火
10.8.1、10.8.16 在国家现行标准《泵站技术规范》中没有“电气设备的防火”这部分内 容。我们参照国家现行有关防火设计规范的规定，结合泵站特点，制定了泵站“电气设备的 防火”部分共17条规定。
防火设计是一项政策性和技术性很强的工作。本部分针对泵站的电气设备提出了防火要 求，根据泵站特点不对主泵房及辅机房进行防火分区，只就主要部位规定了应当采取的消防 措施。对蓄电池室的防火，要求按酸性、碱性不同类型的蓄电池区别对待。对于大型泵站和 泵站群，不作单独设置消防控制室的规定。自动报警信号可集中在中控室，实行统一监视管 理。
10.9 过电压保护及接地装置
10.9.1、10.9.13 这13条规定除参照了国家现行标准《电力设备过电压保护设计技术规程》 及《电力设备接地设计技术规程》和《水力发电厂机电设计技术规范（试行）》外，还结合 泵站的特点补充了部分内容，提出了一些具体要求。 10.10 照明
10.10.1、10.10.7 泵站照明在泵站设计中很容易被疏忽，致使泵站建成后常给运行人员带 来很大不便，有的甚至造成误操作事故。所以，在这部分条款中，对泵站的照明设计作了一 些原则的规定。一般照明的照度不宜低于混合照明总照度的10％，且不低于20lx；事故照明 以占工作照明的30％～50 ％为宜；全部事故照明用电量约占全泵站总照明用电量的15％～ 20％。在电光源的选择上，规定应选择光效高、节能、寿命长、光色与显色好的新型灯具。 10.11 继电保护及安全自动装置
10.11.4 根据泵站运行特点，一般情况下应设进线断路（“变站合一”泵站可与变压器出 线断路器合用）。
从进线处取得电流，经保护装置作用于进线断路器的保护称为泵站母线保护。
母线保护设定时限速断保护，动作于跳开进线断路器，作为主保护。设定时限速断保护 可以与电动机速断保护相配合，使之尽可能满足选择性的要求。
母线设置低压保护，动作于跳开进线断路器，是电动机低电压保护的后备。
当泵站机组台数较多，母线设有分段断路器时，为了迅速切断故障母线，保证无故障母 线上的机组正常运行，一般在分段断路器上设置带时限电流速断保护。
10.11.5 从泵站抽水工作流程看，是允许短时停电的，不需要机组自启动。
对于梯级泵站，即使个别泵站或个别机组自启动成功，对整个工程提水也没有意义。相 反，由于大、中型泵站单机功率或总装机功率较大，自启动容量较大，若自启动将因全站或 系统的电流保护动作而使全站或电网重新停电。此外，目前多数高扬程泵站不设逆止阀，当
泵站电气设计说明
