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著排水區(qū)86.06km2面積的排水任務，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，設計流量是10m3/s，工程主要由泵房、管理房、變電站、站前排水進水閘節(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水閘等建（構）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，單機功率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。 主要電氣設備：主廠房旁邊安裝一臺SJ-1000/35/3油浸式變壓器，擔負5臺160kW水泵的運行。一臺50kVA油浸式站用變壓器供給泵站內全部照明、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構出現(xiàn)大量裂縫、潮白新河水源進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、副廠房建設年代已久，破損嚴重，，廠房內潮氣重。 （2）機組老化磨損嚴重，效率顯著降低，維修無配件。 （3）電氣設備陳舊，絕緣能力降低，不易操作，缺少保護，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，均已屬于淘汰設備[4]。 （4）金屬結構銹蝕嚴重，攔污柵及閘門、啟閉機急需更換，缺少清污設備。 根據(jù)安全鑒定報告的結論和建議，孫莊泵站樞紐中除排水進水閘和灌溉水源補水閘2處工程的水工建筑物、電氣設備及金屬結構均被評定為三類，其余工程的水工建筑物、金屬結構和電氣設備均被評定為四類，急需拆除后重新建設。 
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1.2 水文氣象地質概況
根據(jù)《北三河系防洪規(guī)劃報告》（中水北方勘測設計研究有限責任公司，2008年2月，由此推斷孫莊泵站處設計洪水位（50年一遇）為5.71m，20年一遇設計洪水位為5.40m）[5-6]�，F(xiàn)狀堤頂高度6.2m，堤頂寬度6m，該處設計堤頂高程7.71m，堤頂寬度8m、背水側邊坡1:3，迎水側邊坡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，風沙較多。多年平均氣溫在11.6℃左右。多年平均風速3.1m/s，最大風速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。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 設計基本資料 

依據(jù)《泵站設計規(guī)范》（GB50265-2010），孫莊泵站的流量設計為10m3/s，其規(guī)模大小應為中型，等別為Ⅲ等，泵站的泵房及進出水池等主要構筑物為3級[10-11]。本泵站的灌溉進水涵閘和排澇出水涵閘是穿潮白新河堤防的構筑物，由《北三河系防洪規(guī)劃》確定的潮白新河防洪標準為50年一遇，堤防等級為2級，根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-98），堤防工程上的閘、涵設計防洪標準不低于堤防工程的防洪標準，因此泵站灌溉進水和排澇出水穿潮白新河涵為2級。泵站附屬建（構）筑物及其它建（構）筑物均為4級。 根據(jù)國家標準《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，并且相對應的工程區(qū)地震基本烈度為8度。主要建筑物地震設防烈度設計是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》，孫莊泵站除排澇進水閘和灌溉補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座站前進水閘，一是位于泵站西側起著站前控制閘作用的站前排水、進水控制閘，二是位于泵房東側潮白新河右堤上的站前灌溉水源進水閘；泵房采用干室型、正向進水，直管出流，拍門斷流，攔污柵及清污機設置在泵站進水室前端；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，向青潮深渠輸水的水源補水控制閘位于出水池西側，向灌溉渠道輸水的灌溉控制閘位于出水池南側。方案二：泵站西移方案。該方案將泵站進出水軸線由現(xiàn)在的位置向西平移約20m，與此相對應為不影響泵站的進出水，其排水進水控制閘向西移約10m，灌溉水源補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   泵站電氣設計 ......... 17 
3.1  電氣一次設計 ........... 17 
3.2  電氣保護的設計 ....... 33 
3.2.1  計算機監(jiān)控系統(tǒng) ..... 33 
3.2.2  電氣繼電器保護 ..... 34 
3.2.3  操作控制電源系統(tǒng)設計 ......... 35 
3.2.4  公用設備控制設計 ......... 36 
3.2.5  視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計 ......... 36 
3.2.6  電氣二次主要設備數(shù)量選型設計 ......... 36 
3.3  電動機絕緣監(jiān)測控制裝置 ....... 38 
3.3.1  電機絕緣監(jiān)測控制裝置介紹 ......... 38 
3.3.2  電機呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生 ......... 38 
3.3.3  電動機定子絕緣溫度控制系統(tǒng)的機理 ......... 40 
3.3.4  電動機定子絕緣溫度控制器的控制過程 ..... 41 
3.4  本章小結 ........... 42 
第 4 章   泵站低壓電氣設計圖 ..... 45 
4.1  低壓電氣設計圖 ....... 45 
4.2  本章小結 ........... 65 

第 4 章  泵站低壓電氣的設計 

4.1 低壓電氣的設計 
根據(jù)孫莊泵站中各用電設備的功率、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荷，根據(jù) cos ?的大小進行功率因數(shù)補償，計算無功補償?shù)娜萘浚╧Var ）和電容補償柜所需的臺數(shù)。在電容補償后的功率CQ 計算得出后，根據(jù)國家供電設計規(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備的需要。 根據(jù)本泵站中各用電設備的功率、業(yè)主的要求和國家規(guī)范，設計確定低壓配電柜內各電器元件的規(guī)格大小和型號尺寸。 根據(jù)本泵站所帶各用電負荷的功率和國家標準，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準，設計確定電纜的埋地敷設方式和埋深。根據(jù)各配電柜和各用電設備在廠區(qū)內的實際布置情況，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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結論 

本工程是對孫莊泵站更新改造的設計，針對泵站存在的年久失修、設備陳舊等問題，根據(jù)國家相關標準和規(guī)定，結合本工程的實際情況，通過對各種設備的數(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、變壓器等設備，以滿足本泵站工程的各項設計要求。對于泵站而言水泵是最重要的工作設備，針對于此，通過多方調研在設備選型時，針對水泵所用動力裝置，電動機選用了一種新式自動保護設備電機絕緣監(jiān)測控制裝置，它通過精細地控制水泵電機的定子溫度變化和在線監(jiān)測定子絕緣，達到監(jiān)測和保護電機定子絕緣的目的，專門針對水泵電機進行保護。 孫莊泵站建成投入使用后，將會使得4.5萬畝農(nóng)田排澇標準達到十年一遇，從而根本上保證了治澇小區(qū)農(nóng)田的增產(chǎn)增收，消除澇瀝災害對當?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(略)

本文編號：63711