7.7 供电系统设计
7.7.1 设计范围
海南省五指山市城市供水工程由取水口和净水厂组成。本工程电气设计包括以下内容：
（1）供配电设计。
（2）照明设计。
（3）防雷与接地设计。
（4）电源点至取水口10kV线路设计。
7.7.2 负荷分级及供电电源
本供水工程为五指山市供应生活用水，用电负荷包括净水厂和取水口。若突然中断供电，停止供水，将给城市生活带来较大影响。根据《供配电系统设计规范》（GB 50052—2009）相关规定，本工程为二级负荷，应采用双电源供电。
经经济技术方案比较后，本供水工程采用1路10kV架空线加自备柴油发电机供电。
经现场查勘及与当地供电部门协商，初步拟定10kV电源从规划中的110kV南圣变电站10kV母线段上引接，作为本供水工程的主电源；该回路电源应能保证整个供水工程正常供电。线路经净水厂至取水口，全长约为15km。
净水厂主电源从该线路上“T”接，电缆引至厂区，距离约0.5km，厂内设置1台柴油发电机作为备用电源。取水口主电源从10kV线路终端杆引接，电缆长度约为0.1km，取水口设置1台移动式柴油发电机作为备用电源。
7.7.3 负荷计算
1.净水厂
由负荷计算可得，本项目净水厂内一期工程计算负荷为PC=357.4kW、QC=247.5kvar、SC=434.8kVA，自然功率因数0.82。负荷计算采用需要系数法，见表7.7-1。
表7.7-1 净水厂负荷计算
续表
2.取水口
取水口计算负荷为PC=50.5kW、QC=37.2kvar、SC=62.8kVA，自然功率因数0.80。负荷计算采用需要系数法，见表7.7-2。
表7.7-2 取水口负荷计算
续表
7.7.4 变配电系统
1.净水厂
根据净水厂工艺流程及总图布置，按照变配电设备尽可能靠近负荷中心的原则，紧邻反冲洗泵房设置1座10/0.4kV变配电所。
由负荷表可得，净水厂0.4kV计算负荷约为388.5kVA，考虑变压器的经济运行及远期发展需要，选择1台干式变压器，容量为500kVA，负载率为77%。选择1台柴油发电机，容量为360kW。
净水厂10kV接线形式采用单母线接线。共设置10kV开关柜3面，其中1面计量柜、1面出线柜、1面PT柜。
0.4kV侧采用单母线接线，变压器低压侧出线和柴油发电机出线分别引至0.4kV母线；两路电源一用一备，采用机械联锁措施防止并列运行。配电室内共设置0.4kV开关柜9面，其中2面进线柜，6面出线柜，1面无功补偿柜。另在综合楼设置2面0.4kV开关柜；污泥脱水间设置1面0.4kV开关柜。
考虑消除净水厂电气设备产生的谐波，另设1面有源滤波器柜。
2.取水口
取水口0.4kV计算负荷约为62.8kVA，设1座10/0.4kV预装式变电站。考虑到闸门启闭机的启动容量，变压器容量选择为100kVA，负载率为63%。10kV侧采用线路变压器单元形式，0.4kV侧采用单母线接线。预装式变电站预留移动式柴油发电机接口，两路电源一用一备，采用联锁措施防止并列运行。
7.7.5 无功功率补偿
净水厂计算自然功率因数为0.82，对其进行无功功率补偿。补偿后功率因数若按0.92计算，净水厂需补偿无功功率95.2kvar；在净水厂0.4kV母线上装设1台可调节自动无功补偿装置，补偿容量为150kvar。
取水口由于变压器容量较小，不考虑进行无功功率补偿。
7.7.6 控制及保护
7.7.6.1 电机起动方式
净水厂内加药计量泵、离心脱水机、污泥进料泵、脱水机加药泵、混合搅拌器采用变频调速的运行方式。反冲洗水泵和鼓风机采用软启动的起动方式。厂内其他小容量电动机设备均为直接启动、工频运行。
取水口固定卷扬机电动机采用转子串电阻启动方式。移动式台车电动机采用直接启动方式。
7.7.6.2 继电保护
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB 14285）的规定，对取水口和净水厂的主要电气设备进行保护配置。10kV电气设备保护均采用微机测控保护装置，同时装设PT测控切换装置。10kV保护测控装置就地安装在开关柜上。主要电气设备保护配置如下：
（1）10/0.4kV变压器。配置速断保护、过电流保护、过负荷保护等。
（2）10kV进线和母线。配置速断保护、过电流保护、过负荷保护、接地保护等。
（3）电动机。配置电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、低电压保护、单相接地保护。
7.7.6.3 操作电源
为保证对继电保护、自动控制、信号回路等负荷的连续可靠供电的需要，在净水厂设置1套220V直流电源系统作为操作电源。直流系统采用高频开关直流电源，配置1组220V阀控式铅酸蓄电池，按浮充电方式运行，停电时间按1h计算。蓄电池组采用组屏安装。
取水口预装式变电站自带直流蓄电池作为操作电源。
7.7.7 计量测量
净水厂电能计量采用高供高计，在10kV系统的电源进线处设置专用计量柜，柜内测量CT、PT及表计按当地电业部门要求设置。为满足实施安全高效生产、节能降耗和科学化管理的要求，对全厂重要负荷在低压侧装设有功及无功电能表，供厂内成本核算用。
取水口预装式变电站内装设电能计量装置，采用低压计量。
7.7.8 主要电气设备选择
1.净水厂
（1）变压器。10/0.4kV变压器选用SCB10系列干式电力变压器，变压器容量为500kVA，联结组别为D，Yn11。
（2）10kV高压开关柜。10kV高压开关柜采用KYN28A-12金属铠装移开式封闭开关柜，结构为中置式。断路器采用带DC220V弹簧操作机构的真空断路器，二次回路采用微机综合保护装置进行保护、测量和控制。微机综合保护装置通过通信总线与中心控制室通讯。
（3）柴油发电机。选用工业用水冷柴油发动机。主用输出功率450kVA，360kW，功率因数0.8，输出电压400/230V，频率50Hz，三相四线。连续功率可以每天24h连续运转，每12h允许过载10%1h。柴油发电机应附带出口断路器及控制单元。
（4）低压配电柜。低压配电柜选用抽出式低压开关柜。配备进口技术生产的优质元器件，其元器件以模块化组合式为主，其互换性强，以便于元器件的更换及整定值的调整。
（5）电线电缆。10kV电缆和0.4kV低压电力电缆采用YJV交联聚乙烯绝缘电力电缆，控制电缆为KVVP电缆。PLC、仪表及计算机用数据电缆选用DJYPV型对绞屏蔽电缆，室外直埋电缆采用铠装电缆。
（6）有源滤波器柜。采用可动态实时跟踪补偿频率和幅值变化谐波的有源滤波器。滤波器应具有电网电压过高、过低、故障、直流侧电容过欠压及不平衡保护功能，具备通信接口，可以实现远程监控。
2.取水口预装式变电站
10/0.4kV变压器选用SC10系列干式电力变压器，变压器容量为63kVA，联结组别为D，Yn11。高压单元采用SF6负荷开关—熔断器组合形式。低压单元采用抽出式低压开关柜。低压开关选用塑壳式断路器；低压总进线回路中装有电压表、电流表、及相应配套的元器件。10kV电缆和0.4kV低压电力电缆采用YJV交联聚乙烯绝缘电力电缆，控制电缆为KVVP电缆。
7.7.9 主要电气设备布置
净水厂10/0.4kV变配电室与柴油发电机房合建，布置在反冲洗泵房附近。变配电室内布置有3面10kV高压开关柜和9面低压开关柜，皆为单列布置。1台干式变压器布置在低压开关柜端。1台有源滤波器柜布置在0.4kV母线末端。柴油发电机布置在柴油发电机房。配电室至其他厂房的电缆通过电缆沟或埋管敷设，厂房内电缆通过埋管或桥架敷设。
取水口预装式变电站布置在进水间一侧地势相对较高、不易积水、便于巡视的地方，电缆下进下出。
7.7.10 照明
本供水工程照明分工作照明、事故照明，照明电源由各区域内低压配电系统供给。
厂房内选用防潮型工矿灯，配电室及办公室选用高效节能荧光灯，控制室采用遮光栅格荧光灯等作为主光源，厂区道路照明采用庭院灯或LED灯。
配电室、控制室及泵房均安装相应的带蓄电池灯具作为事故照明灯，并配备一定数量手提式应急灯。
7.7.11 防雷接地
本供水工程中建筑物均按第三类防雷建筑物考虑防雷设计。
取水口10kV进线电缆外侧进线终端杆上装设1组氧化锌避雷器；在变压器高低压侧母线上装设1组氧化锌避雷器；建筑屋顶设避雷网带保护。预装式变电站设置人工接地装置，变压器的中性点及变电站外壳均应可靠接地。
净水厂10kV进线电缆外侧进线终端杆上装设1组氧化锌避雷器；10kV母线上设1组氧化锌避雷器。配电室内在0.4kV低压侧母线上装设1组氧化锌避雷器，反冲洗泵房、配电室及其他厂房类建筑屋顶设避雷网带保护。
接地系统以人工接地装置（热镀锌接地扁钢加接地极）和自然接地装置相结合的方式，作为冲击接地之用；所有电气设备外壳及构架均采用接地扁钢与接地网相连，接地网尽量利用自然接地体达到降低接地电阻的目的，自然接地体有厂房及其他建筑物钢筋等，人工接地装置与自然接地装置应可靠连接。
防雷保护接地、工作接地及电子系统接地共用一套接地装置，其接地电阻按不大于1Ω设计。
若接地电阻达不到要求时，采用增加接地面积或加降阻剂等方式有效降低接地电阻，直至满足要求。
本工程采用总等电位联结。在各建筑物内设总等电位联结端子板，将配电柜内PE母排、进出户金属干管、电气进出线保护管、接地体用热镀锌扁钢汇集到总等电位联结端子板上，使其导电部分互相连通。
为防雷电波侵入，电缆在进出端应将金属外皮、保护钢管等通过总等电位母线接地；低压配电系统设过电压保护装置（SPD），对电子信息系统进行防雷击电磁脉冲电流保护。
7.7.12 10kV线路
7.7.12.1 主要工程技术特性
本线路为永久性工程，电压等级10kV。线路全长约为15km。
线路所带负荷约为432kVA，通过电压损失校验，线路导线截面拟选择70mm2的导线，综合考虑选择导线为LGJ-70/10（GB 1179—83）钢芯铝绞线。进线电缆采用ZR-YJV22-3×120（8.7/10kV，GB 12706—91）三芯铜导体交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。
耐张杆绝缘子串采用2片XP-70普通盘形悬式绝缘子，中线支持绝缘子选用1只P-20T针式绝缘子。直线杆选用P-20T针式绝缘子。如线路跨越省道、渠道及10kV输电线时均采用双瓷瓶支持。
7.7.12.2 线路路径及交叉跨越
线路从南圣110kV变电站10kV母线出线向东引至取水口，线路基本沿河流路径，全线地形地貌基本平坦，部分地段为丘陵，交通运输条件尚可。
此次设计线路挡距按50～70m考虑，每个耐张段长约为500～1000m，而在每一耐张段中间的一个直线杆双侧打防风拉线加以固定。
7.7.12.3 杆塔使用情况
杆塔选用φ190型拔稍非预应力混凝土杆，全高分12m和15m两种。