小型地表自来水厂电气、自控、监控设计
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摘 要：随着生活质量的提高和健康意思的增强，人们对生活饮用水的标准越来越高，安全、可靠、经济合理的安全供水十分必要。介绍了小型地表自来水厂的电气、自控、监控设计：包括高低压配电系统、配电分站的设置、自控、监控系统的组成、管线敷设、防雷接地等。具有较强的适用性，可供同类型项目电气自控设计参考。
关键词：小型地表自来水厂;电气;自控;监控;设计
1 小型地表自来水厂规模及工艺`
1.1 自来水厂规模的划分
自来水厂的设计规模应根据城市给水工程统一供给的城市最高日用水量确定。净水厂：<5万m3/d为小型项目;5～10万m3/d为中型项目;≥10万m3/d为大型项目。
1.2 小型地表水厂工艺
本工程建设规模为4万m3/d，主要建设内容包括：源水工程、输水管道、净水厂、配水管道等。
县域内四个源水水库联网工程已实施，保证供水水源可靠性。净水厂采用混凝、沉淀、过滤、消毒、污泥处理等常规净水工艺，出水水质应达到GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》规定要求。
2 小型地表自来水厂供配电设计
2.1 供电电源及负荷计算
本工程按二类负荷设计，采用双回路10kV电源，由两个不同的变电所引来，采用架空线引至取水及厂区终端杆，再改成电缆引至变电所。依据建设进度的要求，按近远期划分，近期负荷计算采用需要系数法和单位面积容量法。
取水泵房：
Pjs=286.4kW Qjs=87.2kvar Sjs=299.4kVA
选择两台SCB13-400KVA-10/0.4KV-Dyn11型变压器。负荷率约75%。
净水厂：
Pjs=704.3kW Qjs=213.6kvar Sjs=736.0kVA
选择两台SCB13-1000KVA-10/0.4KV-Dyn11型变压器。负荷率约73.6%。
2.2 变配电的设置及供电主接线系统
取水泵房变电所采用单层布置，内设高压开关柜、直流屏、变压器、低压柜、PLC柜等。内设10面KYN28-12型户内交流金属铠装移开式高压开关柜、1面GGD型DC220V，40Ah直流屏、2台CB13-400KVA-10/0.4KV-Dyn11型变压器（一用一备）、9面GCS型低压抽屉式配电柜及1面GGD型PLC柜。
高低压配电系统均为单母線分段，用电设备电压等级均为380/220V。净水厂设置一个总变电所（MCC1）和三个马达控制中心加药间（MCC2）、鼓风机房（MCC3）、脱水机房（MCC4）。MCC1负责送水泵房、清水池、综合楼、化验室、中控室等建构筑物的配电及其它三个控制中心（MCC2～ MCC4）的配电。MCC1高低压配电系统均为单母线分段，用电设备电压等级均为380/220V。MCC2负责配水井、絮凝沉淀池、加药系统、加氯系统等建构筑物的配电。MCC3负责鼓风机房、滤池、紫外消毒系统等建构筑物的配电。MCC4负责排水排泥池、浓缩池、污泥脱水机房等建构筑物的配电。MCC2～MCC4均为单母线不分段，双电源进线，用电设备电压等级均为380/220V。
总变电所与送水泵房合建，为单层布置，内设高压开关柜、直流屏、变压器、低压柜、PLC柜等。内设10面KYN28-12型户内交流金属铠装移开式高压开关柜、1面GGD型DC220V，40Ah直流屏、2台CB13-1000kVA-10/0.4kV-Dyn11型变压器（一用一备）、14面GCS型低压抽屉式配电柜及1面GGD型PLC柜。
加药间（MCC2）与加药间合建，为单层布置，内设低压柜、PLC柜等。内设3面GCS型低压抽屉式配电柜及1面GGD型PLC柜。
鼓风机房（MCC3）与鼓风机房合建，为单层布置，内设低压柜、PLC柜等。内设5面GCS型低压抽屉式配电柜及1面GGD型PLC柜。
脱水机房（MCC4）与脱水机房合建，为单层布置，内设低压柜、PLC柜等。内设4面GCS型低压抽屉式配电柜及1面GGD型PLC柜。
2.3 继电保护及测量
（1）10kV高压进线采用延时电流速断和过电流保护。（2）10/0.4kV变压器按容量大小设电流速断，过流保护，单相接地和温度保护。（3）0.4kV进线设三段或二段过流保护。（4）低压用电设备及馈线设电流及过载保护。
2.4 计量及补偿
本工程计量均采用高供高计，动力与照明一并计量方式，计量装置设在10kV总配电间计量柜内。全厂功率因数的补偿采用在变电所低压侧集中补偿;补偿的功率因数达0.95以上。
2.5 电缆选型及敷设
高压电缆选用YJV-8.7/10kV，低压动力电缆选用YJV-0.6/1kV，变频电缆采用BP-YJV-0.6/1kV; 室内电缆沿电缆沟敷设或穿钢管埋地暗敷，水池及构筑物等电缆以桥架内敷设为主，电缆沟采取防水措施，沟底做纵向排水坡。照明及插座导线采用BV-0.45/0.75kV塑铜线
2.6 防雷接地与等电位联结
本工程所有建筑按三类防雷设置，接地系统采用TN-S系统，厂区工作接地与保护性接地采用联合接地，接地电阻不大于1欧姆。接地极采用50mm×5mm×2500mm角钢，接地母线采用40mm×4mm扁钢，均为热镀锌。
3 自控系统设计
3.1 系统组成 全厂计算机自控系统采用开放的计算机网络系统加上流行通用的组态软件以及可靠通用的PLC模块。自控网络结构采用两层，即控制层和信息管理层。厂区设置一个控制中心（中控室），5个控制子站取水泵房子站、加药间子站、滤池子站、送水泵房子站、脱水机房子站。厂区内各现场PLC子站通过主干网络环形连接起来，作为控制层。接收现场信号和管理层的指令，对数据进行处理，依据编制的程序发出控制指令，将现场信号及数据发送至信息管理层。
3.2 仪表选型
仪表的类型、型号直接关系到自控系统的可靠运行，要结合运行场所，工作环境等诸多因素，合理选择分体式、一体式、自清洗、隔膜式等;测量仪表（流量、液位、压力）可选择普通仪表，分析仪表（浊度、余氯等）要求精度相对较高，可适当选择质量较好的仪表。便于后期的维护。
4 监控系统
4.1 监控组成
依据国家反恐办关于《城市供水行业反恐怖防范工作标准》要求：在取水泵站、取水泵站配电间、取水口、厂区主次出入口、送水泵房、加药加氯间、滤池、鼓风机房、送水泵房、清水池、沉淀池、中控室、化验室、围墙等均设置安防监控设备。重要场所门均采用防盗安全门。CATV系统由三大部分组成：前端子系统、信号传输系统、中心控制显示系统。（1）CATV前端子系统由摄像机、镜头、云台、视频服务器、音频采集装置、防护罩和安装支架等组成。（2）信号传输系统包括传送各种视频、音频信号和控制、报警信号所需的各种接口，实现用一根光缆传输多种信号的功能。（3）中心控制室显示系统有主控制器、視频、音频接口，监视器和多媒体电脑等组成。
5 结束语
本文对小型地表自来水厂电气、自控、监控设计做了一个简要的说明，在进行设计时应根据水厂工艺要求及当地的自然情况合理确定厂电气、自控、监控设计方案，使其能够在项目中达到节能降耗的目的、保证水厂安全可靠运行。
参考文献：
[1] 王经纬.浅谈电气自动化控制系统在水厂中的应用[J]. 绿色环保建材，2017（4）.
[2] 刘文勇.电气自动化技术在水处理中的应用趋势[J]. 技术与市场，2017（5）.
[3]王经纬.浅谈电气自动化控制系统在水厂中的应用[J]. 绿色环保建材，2017（4）.
作者简介：
刘海全（1982—）男，本科，高级工程师，从事设计工作。
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