第 1 章  緒論 

1.1 工程概況及存在的問題
孫莊泵站緊鄰潮白新河，是一座中型的灌排兩用泵站，與周邊其它四座泵站共同承擔(dān)著排水區(qū)86.06km2面積的排水任務(wù)，灌溉農(nóng)田面積約為10km2。   本泵站建于1982年，為濕室型排水泵站，設(shè)計流量是10m3/s，工程主要由泵房、管理房、變電站、站前排水進(jìn)水閘節(jié)制閘、站前灌溉水源閘、出水池，站后排水閘、灌溉控制閘和水源補(bǔ)水閘等建（構(gòu)）筑物部分組成。該泵站原先安裝了5臺36ZLB-70型立式軸流水泵，配套JRL14-12型電機(jī)，單機(jī)功率160kW。型號為SJ-1000型的主變壓器安裝1臺，容量是1000kVA。 供電電源為單電源，35kV電源以架空方式引入泵站。 主要電氣設(shè)備：主廠房旁邊安裝一臺SJ-1000/35/3油浸式變壓器，擔(dān)負(fù)5臺160kW水泵的運行。一臺50kVA油浸式站用變壓器供給泵站內(nèi)全部照明、小動力及檢修用電。根據(jù)孫莊泵站的《安全檢測報告》及現(xiàn)場調(diào)研，目前存在的主要問題有以下4個方面[1-3]： （1）泵站土建、水工建筑物都已出現(xiàn)各種程度的破壞，泵房下部砼漿砌石混合結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量裂縫、潮白新河水源進(jìn)水閘及其他灌蓄水閘洞身開裂、鋼筋裸露、擋墻坍塌，均存在安全隱患，泵房上部主、副廠房建設(shè)年代已久，破損嚴(yán)重，，廠房內(nèi)潮氣重。 （2）機(jī)組老化磨損嚴(yán)重，效率顯著降低，維修無配件。 （3）電氣設(shè)備陳舊，絕緣能力降低，不易操作，缺少保護(hù)，安全性低，主變壓器和站用變壓器的使用年限超過規(guī)定年限，均已屬于淘汰設(shè)備[4]。 （4）金屬結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重，攔污柵及閘門、啟閉機(jī)急需更換，缺少清污設(shè)備。 根據(jù)安全鑒定報告的結(jié)論和建議，孫莊泵站樞紐中除排水進(jìn)水閘和灌溉水源補(bǔ)水閘2處工程的水工建筑物、電氣設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)均被評定為三類，其余工程的水工建筑物、金屬結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備均被評定為四類，急需拆除后重新建設(shè)。 
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1.2 水文氣象地質(zhì)概況
根據(jù)《北三河系防洪規(guī)劃報告》（中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，2008年2月，由此推斷孫莊泵站處設(shè)計洪水位（50年一遇）為5.71m，20年一遇設(shè)計洪水位為5.40m）[5-6]�，F(xiàn)狀堤頂高度6.2m，堤頂寬度6m，該處設(shè)計堤頂高程7.71m，堤頂寬度8m、背水側(cè)邊坡1:3，迎水側(cè)邊坡1:4。本工程位于亞歐大陸東部的中緯度地區(qū)，大陸性氣候明顯。冬季寒冷干燥；夏季氣溫高、濕度大，雨水集中；春秋季節(jié)溫度變化顯著，風(fēng)沙較多。多年平均氣溫在11.6℃左右。多年平均風(fēng)速3.1m/s，最大風(fēng)速27.3m/s。多年平均降水量552.8mm。多年平均蒸發(fā)量1737.5mm。多年無霜期是196天，最大凍深度是0.6m。擬重建新站址在現(xiàn)泵站位置，位于潮白新河右堤的右側(cè)。場區(qū)范圍屬于沖積～海積平原，為第四系海退之地，巨厚松散的沉積物堆積如山。場區(qū)位于潮白河右岸，地勢起伏不大，堤頂處地勢較高，地面高程 7.64～8.30m，堤外兩側(cè)地形較為平坦，地面高程一般為 2.89～4.97m。 
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第 2 章  工程總布置 

2.1 設(shè)計基本資料 

依據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB50265-2010），孫莊泵站的流量設(shè)計為10m3/s，其規(guī)模大小應(yīng)為中型，等別為Ⅲ等，泵站的泵房及進(jìn)出水池等主要構(gòu)筑物為3級[10-11]。本泵站的灌溉進(jìn)水涵閘和排澇出水涵閘是穿潮白新河堤防的構(gòu)筑物，由《北三河系防洪規(guī)劃》確定的潮白新河防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，堤防等級為2級，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98），堤防工程上的閘、涵設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)不低于堤防工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)，因此泵站灌溉進(jìn)水和排澇出水穿潮白新河涵為2級。泵站附屬建（構(gòu)）筑物及其它建（構(gòu)）筑物均為4級。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），在工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，并且相對應(yīng)的工程區(qū)地震基本烈度為8度。主要建筑物地震設(shè)防烈度設(shè)計是8度。

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2.2 工程總體布置方案選擇 
根據(jù)《泵站安全檢測報告》，孫莊泵站除排澇進(jìn)水閘和灌溉補(bǔ)水控制閘鑒定為三級建筑物外，其余均為四級建筑物，無論主體工程還是配套建筑物均已無多大利用價值。 根據(jù)泵站的基本功能要求，站址處的水系和地形條件以及原泵站建成后的運行情況，孫莊泵站更新改造工程總體布置有以下兩種方案可供選擇[12-16]： 方案一：在原地址上按原布置方式拆除重建的設(shè)計方案。維持原工程布置方案不變，仍保持原泵站分別由2座站前閘、泵房（包括進(jìn)出水建筑物、副廠房、管理房）和3座站后閘等部分組成。2座站前進(jìn)水閘，一是位于泵站西側(cè)起著站前控制閘作用的站前排水、進(jìn)水控制閘，二是位于泵房東側(cè)潮白新河右堤上的站前灌溉水源進(jìn)水閘；泵房采用干室型、正向進(jìn)水，直管出流，拍門斷流，攔污柵及清污機(jī)設(shè)置在泵站進(jìn)水室前端；站后控制閘3座，其中向潮白新河排水的出水控制閘位于出水池東側(cè)，向青潮深渠輸水的水源補(bǔ)水控制閘位于出水池西側(cè)，向灌溉渠道輸水的灌溉控制閘位于出水池南側(cè)。方案二：泵站西移方案。該方案將泵站進(jìn)出水軸線由現(xiàn)在的位置向西平移約20m，與此相對應(yīng)為不影響泵站的進(jìn)出水，其排水進(jìn)水控制閘向西移約10m，灌溉水源補(bǔ)水控制閘向西平移約5m，其他建筑物仍在原址布置。 
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第 3 章   泵站電氣設(shè)計 ......... 17 
3.1  電氣一次設(shè)計 ........... 17 
3.2  電氣保護(hù)的設(shè)計 ....... 33 
3.2.1  計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) ..... 33 
3.2.2  電氣繼電器保護(hù) ..... 34 
3.2.3  操作控制電源系統(tǒng)設(shè)計 ......... 35 
3.2.4  公用設(shè)備控制設(shè)計 ......... 36 
3.2.5  視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 ......... 36 
3.2.6  電氣二次主要設(shè)備數(shù)量選型設(shè)計 ......... 36 
3.3  電動機(jī)絕緣監(jiān)測控制裝置 ....... 38 
3.3.1  電機(jī)絕緣監(jiān)測控制裝置介紹 ......... 38 
3.3.2  電機(jī)呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生 ......... 38 
3.3.3  電動機(jī)定子絕緣溫度控制系統(tǒng)的機(jī)理 ......... 40 
3.3.4  電動機(jī)定子絕緣溫度控制器的控制過程 ..... 41 
3.4  本章小結(jié) ........... 42 
第 4 章   泵站低壓電氣設(shè)計圖 ..... 45 
4.1  低壓電氣設(shè)計圖 ....... 45 
4.2  本章小結(jié) ........... 65 

第 4 章  泵站低壓電氣的設(shè)計 

4.1 低壓電氣的設(shè)計 
根據(jù)孫莊泵站中各用電設(shè)備的功率、工作臺數(shù)、需要系數(shù)XK 、功率因數(shù) cos ?、功率因數(shù)正切值 tan ?，繪制用電負(fù)荷統(tǒng)計表，算出泵站總的有功功率 P、泵站總的無功功率Q和泵站總的視在功率S ，后利用同時系數(shù)法計算出泵站總的實際用電負(fù)荷，根據(jù) cos ?的大小進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償，計算無功補(bǔ)償?shù)娜萘浚╧Var ）和電容補(bǔ)償柜所需的臺數(shù)。在電容補(bǔ)償后的功率CQ 計算得出后，根據(jù)國家供電設(shè)計規(guī)范的要求去選擇合適的變壓器容量，以滿足泵站所需電氣設(shè)備的需要。 根據(jù)本泵站中各用電設(shè)備的功率、業(yè)主的要求和國家規(guī)范，設(shè)計確定低壓配電柜內(nèi)各電器元件的規(guī)格大小和型號尺寸。 根據(jù)本泵站所帶各用電負(fù)荷的功率和國家標(biāo)準(zhǔn)，計算選擇電纜的規(guī)格大小。根據(jù)泵站現(xiàn)場實際情況和國家制定的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計確定電纜的埋地敷設(shè)方式和埋深。根據(jù)各配電柜和各用電設(shè)備在廠區(qū)內(nèi)的實際布置情況，計算出電纜所需的實際長度，一般會考慮 1.1 倍的電纜余量。 
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結(jié)論 

本工程是對孫莊泵站更新改造的設(shè)計，針對泵站存在的年久失修、設(shè)備陳舊等問題，根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，結(jié)合本工程的實際情況，通過對各種設(shè)備的數(shù)據(jù)計算和比較選型，選用更節(jié)能降耗、更安全適用的水泵、變壓器等設(shè)備，以滿足本泵站工程的各項設(shè)計要求。對于泵站而言水泵是最重要的工作設(shè)備，針對于此，通過多方調(diào)研在設(shè)備選型時，針對水泵所用動力裝置，電動機(jī)選用了一種新式自動保護(hù)設(shè)備電機(jī)絕緣監(jiān)測控制裝置，它通過精細(xì)地控制水泵電機(jī)的定子溫度變化和在線監(jiān)測定子絕緣，達(dá)到監(jiān)測和保護(hù)電機(jī)定子絕緣的目的，專門針對水泵電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。 孫莊泵站建成投入使用后，將會使得4.5萬畝農(nóng)田排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到十年一遇，從而根本上保證了治澇小區(qū)農(nóng)田的增產(chǎn)增收，消除澇瀝災(zāi)害對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的威脅。而且按工程建成后增加灌溉用水比現(xiàn)狀的糧食增產(chǎn)量，灌溉后預(yù)計平均每畝增產(chǎn)20%，極大提高了各類糧食作物的產(chǎn)量。
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號：63711