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水利水电工程的建设发展，其目的是对水资源进行优化配置，同时也是预防水旱灾害的重要措施，而在水利水电工程中，加强对取水泵站电气设备的布置和优化设计，可以避免传统取水泵站因水位变化而受到的影响，这对水利工程后续的建设和发展具有十分重要的作用。

1.取水泵站电气设备布置措施

1.1取水泵站安装独立的10KV电气设备

针对应急补水的水利水电工程而言，通过置换成海流域的农业灌溉用水方式，可以增加对水质的清洁量。当水利工程设置有三座干线泵站和一座支线泵站时，通常对取水泵站电气设备的布置中，一级泵站的装机容量采用4000KW且总用电负荷为3050KW的10KV电压提供供电。经过统筹考虑，按照一级和二级泵站的供电方式，还可以确定二级泵站的引入，实现从二级泵站两端10KV母线各自引出的10KV线路，其接线方式如图1所示^[1]。在整个电气的布置过程中，一级泵通常由水机和电气设备等部分组成，泵长大约为54米，宽15米，型深3.5米，整个泵房采用钢框架的结构进行布置。在泵的检修中，采取活络接头引接到输水管的方式，做到两层布置，其中一层设置为10KV的配电室，另外一层甲板设置为控制室。在10KV配电室中，采用金属铠装移开式的方式作为双列三通道布置，配备固封型的真空断路器安装在开关柜内，有利于节省空间。而在控制室内用电气二次屏柜、通信屏柜以及中控台等设备时，均可采用800*600*2的标准尺寸，才能减小设计的布置尺寸，在设计中，为了更加方便调试和运维，需要对站内的10KV线路进行集中组屏布置在控制室内，有利于相关控制室符合标准的静电地板需求。

图1：取水泵站的主接线图

1.2取水泵站和二级泵站的电气设备使用

在对小水库的水利水电工程中供水中，对工程泵站等多个建筑物进行施工，能够提高城区生活供水和工业供水的保证率。在这个过程中，小水库的一级泵站的装机容量选择为4000KW，总用电负荷为3.16MW，才能更好地保证10KV电压等级的供电，将各泵组分别从二级泵站引入到电源中，有利于实现对二级泵站的引出。而在电气布置中，对于一级泵站的主厂房、电气副厂房都需设置成单层布置，并在主厂房内设置出三台单极中心开卧式的离心泵，才能有效实现过道交通和泵站机组段的连接。

1.3安装独立的110KV/10KV和35KV/10KV泵站

对取水泵站的安装设计中，如果10KV线路网架难以满足取水泵站电机的启动要求时，那么取水泵站则必须按照独立的110KV/10KV和35KV/10KV泵站进行设计^[2]。在方案设计中，泵站的主要电气设计布置于降压站内，可以增加电网调度的通信部分、智能远动、故障录波等设备，当这些设备增加到取水泵站中，有利于更好实现对取水泵站电气设备的有效布置和优化，从而促使这些方案在实际工程中有着更加广泛的应用。

2.取水泵站电气设备的方案对比分析

在对取水泵站的三个电气设备方案布置中，方案一采用的是独立10KV泵站，方案二是将二级泵站电气设备合并使用，方案三是将独立的110KV/10KV和35KV/10KV泵站进行安装。在这三个方案中，电气设备布局中，对于电源、泵站类型、厂房大小、电缆数量、调度通信等方面进行比对，可以得出表1所示的内容，从而可以更好地判定出三种不同方案的优缺点。

表1：取水泵站三种电气设备布置方案

3.取水泵站优化设计关键点探讨

3.1总设计思路的探讨

在取水泵站的电气设备布置中，针对取水泵站的总体设计思路，应该选择以无人值班、远程集控、无污水排放的思路实现环保需求。因此在总思路的设计中，可以有效保证系统的可靠性，并满足相关规范要求简化部分电气设计，才能尽可能地减小泵站房间的尺寸以及设备重量^[3]。只有当取水泵站的厂房设计尺寸减小，设备重量减轻的情况下，才能更好地降低施工成本，实现对泵站水源的有效运维。

3.2布置优化设计

在取水泵站电气设备的布置优化中，首先需要对取水泵站做好保护测控一体化以及计量装置采用分散安装在高压柜内的方式，有利于减少二次屏柜的数量。其次是在10KV高压柜中使用六氟化硫气体，能够使断路器大幅度减小成高压柜尺寸和重量需求，对站内的工作站以及服务器采用机架式的方式，有助于取消控制室的中控台，实现前距离进一步的减小，对缩小厂房的尺寸有着重要的意义。最后是在10KV高压柜、二次屏柜数量比较少的情况下，想要更好地满足泵站的设计规范要求，那么电气设备之间的距离安全必须控制在10KV的配电室中，成为合理的房间使用，以满足规范及运行可靠前提条件下的厂房尺寸需求。

3.3防入侵系统的设置

为了防止不相关人员造成的设备破坏情况，在取水泵站必须设置对应的防入侵系统，并将其上传到远方调度中心或者管理所。设置电子围栏的方式，有助于满足安全要求，对于红外光束而造成的报警系统进行直线监控，根据实际情况设计发展技术，在取水泵站厂房的电气设计时，对厂房位置设置出两个广视红外角，可以做到抓拍、入侵报警功能，这些监测系统的范围一般在2公里左右，同时提供接口至站内系统，能够满足防入侵系统的要求。

3.4对电缆数量的设计优化

取水泵站电气设备会受到水流的枯期液位以及水体流动的影响，当设备电缆通道在一定范围内移动时，需要针对外电缆通道的动静连接处，可以做到电缆存在机械运动的目的^[4]。但是对取水泵站电气设备的长时间使用，当电气设备的使用达到一定寿命时，会造成电缆外套出现严重的磨损、老化甚至是断裂等问题，所以在取水泵站电缆的设计中，必须尽可能的选择对外连接的电缆数量，保证拥有足够的电缆数量，才是提高取水泵站电气设备正常运行的基本要求。

3.5固定电气设备的优化措施

由于取水泵站在实际运行过程中的情况比较复杂，而取水泵站的湿度相比于地面泵站而言比较大。在对高压柜、变频启动柜和软启动柜等电气设备，必须做到防潮除湿的要求，才能满足取水泵站电气设备的使用需求。在对取水泵站周围的风速以及水体流速等情况的处理，应该做到固定电气设备的措施。

3.6针对高低压线路的断开

在独立10KV泵站、二级泵站电气设备合并使用、独立的110KV/10KV和35KV/10KV泵站安装这三种方案中，设置相关高低压电缆，控制电缆以及光缆转接箱的方式时，必须转接到对应的等级以上位置。这是由于取水泵站的取水面液位有时候会出现超设计范围的丰枯期，一旦电气设备出现故障需要进行检修，那么就必须将这些电气设备拖送到岸边。同时对这些电气设备的高低压开关以及电缆进行断开，可以快速找到合适的位置，以便于迅速恢复接线的目的，也有助于对取水泵站电气设备的后期运维需求。

4.取水泵站的设计说明

在对取水泵站的设计中，以某地区为例，该区设计供水能力为10万m3/d的泵房，采用固定式泵房吸水井抽水时。取水头部可以采用箱式，同时取水头到吸水井的近距离保持在100m，水源洪水标高为73.2m的情况下，设计的取水头部设计公式为，其中近期设计流量Q=1.215m3/s，远期设计流量Q=1.8229m3/s，从而计算出F₀=7.59m2，对于自流管的流量设计中，=0.91145m3/s，对经济流速v的取值为1.0m/s，得出取水头部吸水间水头损失为0.69m。在整个过程中，选择的三台水泵进行运行，吸水管和压水管的设计，可以得出吸水管Q1的取值为2187m2/h，压水管Q2的取值也是2187m2/h。

5.结束语

在取水泵站电气设备的布置中，需要从取水泵站的类型、线路电压、设备装置、通信方式等方面进行综合考虑，才能更好地优化取水泵站电气设备布置，只有合理、可靠的环保措施，才能进一步实现降低投资以及提高运营成本的目的，是推动我国取水泵站电站电气设备布置的有效措施。

参考文献：

[1]宋学平,安静,孟昊,杨建张.浮船式取水泵站电气设备布置的优化设计[J].吉林水利,2021(10):28-32+46.DOI:10.15920/j.cnki.22-1179/tv.2021.10.007.

[2]魏洋,张迎春,盛朝辉.煤矿井下大型抗灾排水泵房优化设计[J].陕西煤炭,2021,40(03):119-121+130.

[3]杨志芳,崔磊,范锴.水电站与提水泵站结合布置条件下电气主接线创新研究[J].水利水电快报,2019,40(12):29-33.DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.12.006.

[4]郝瑞甫,李亚.泵站技术供水冷却水池与景观融合的优化设计[J].人民黄河,2019,41(S2):85-87+96.