地下污水厂电气设计要点分析

地下污水厂电气设计要点分析

刘庆

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北武汉 430010

摘要：地下污水处理厂电气设计相比于传统的地上污水厂更为复杂，本文从供配电系统设 计、管线敷设设计、照明设计、电气消防设计等方面进行探讨，为同类工程提供参考。

关键词：地下污水处理厂；电气设计；自控设计

1引言

随着对环境要求的日益提高和用地资源的紧张，目前已经有越来越多的城市选择在地下 建造污水处理厂。地埋式污水处理工程作为一种高效、集约用地的新模式成为城市未来发展 中污水处理的新方向，在一些新建和改扩建污水处理工程中的优势日益凸显。

与地上式污水处理厂不同，地下式污水处理厂将所有构筑物组团布置，形成地下箱体。 地下式污水处理工程受地下空间相对封闭、布局复杂、环境潮湿、部分区域含有有毒、腐蚀性气体等多重影响，其电气专业设计越来越受到电气设计人员的关注。下面针对南方某地下污水处的电气设计，做简要分析和探讨。

2项目规模

南方某地下污水厂建设处理规模10 万m3/d，采用全埋地下式“粗细格栅+沉砂池+AAO-MBR

+紫外线消毒”处理工艺，提供符合国家规定验收标准的公共产品。

3供配电系统设计

3.1负荷等级及供电电源

本污水厂工程用电负荷绝大部分为污水处理生产用电负荷，根据设计规范要求，污水处 理生产用电负荷应为二级负荷，因此本工程整体负荷等级为二级负荷。

拟新申请两路 10kV 供电电源，每路电源装机容量为 6400kW。两路电源一用一备，每路电源均可承担全厂 100%负荷。

3.2变配电间位置设计

根据当地供电部门要求，高压配电间需单独设置在地上，故在厂区内综合楼旁单独设置 公共配电房与高压配电间，于地下箱体内设置低压配电间。

由于地下箱体消防通道将地下箱体一分为二，南北侧各设置一座低压配电间。

3.3负荷计算

与传统污水厂相比，地下式污水处理厂用电负荷普遍较大，用电设备较多，同时结合污 水厂分期、污水厂布置等多方面因素进行考虑，合理选择变压器容量及台数。

负荷计算结果如下：1#配电所补偿后有功 1265kW、无功 416kvar、视在 1331kVA；2#

配电所有功 1243kW、无功 409kvar、视在 1308kVA。

厂区各配电变压器的设置根据各变电所所辖供电范围内的负荷大小，设备运行方式，经 济节能要求，环境因素等综合考虑，每个配电所均设置 2 台配电变压器，运行方式为一用一备。其中，2 座低压配电间均设置 2 台 1600kVA 变压器，采用 SCB13 型绝缘树脂型节能干式变压器，连接组别采用 Dyn11。

3.4高低压配电系统设计

10kV 侧采用双电源单母线分段的主接线形式，该接线形式可靠性高，运行成熟，且为广大运行人员所接受。0.4kV 低压侧采用双变压器单母线分段（含母联断路器）的主接线方式，进线断路器与母联断路器配置三锁二钥匙机械与电气联锁。

3.5照明设计

正常照明采用智能照明方案，灯具选用雷达感应灯具，地下箱体内控制方式采用两种照 明控制方式相结合：①封闭房间内采用电源模块+开关驱动器+智能面板的方式，通过逻辑编程适应巡视、参观、应急等不同情况下的要求；②通道、楼梯间采用电源模块+开关驱动 器+微波传感器的方式，通过感应物体移动，控制照明，并延时关闭。

3.6电缆敷设设计

地下污水厂内主要电缆采用桥架敷设方式，各个单体构筑物配电柜至设备端通常采用穿 保护管敷设方式。桥架宜采用防腐性，如镀锌桥架或不锈钢桥架。

在电缆桥架的设计过程中，应密切与各个专业沟通，核实管线情况，合理确定各管线标 高，避免出现管线冲突。

考虑到地下污水厂对防火的要求，动力电缆选用 WDZ-YJY 交联聚乙烯绝缘低烟无卤阻燃聚烯烃护套铜芯电力电缆，控制电缆采用 WDZ-KYJY 交联聚乙烯绝缘低烟无卤阻燃聚烯烃护套铜芯控制电缆，消防设备用电线路在以上电缆基础上采用耐火电缆。照明支线选用WDZN-BYJ 无卤低烟阻燃铜芯导线。

4消防电气设计

地下箱体生产区为地下两层建（构）筑物，地下一层有丁类地下厂房和戊类地下厂房。 厂房分为 9 个防火分区，每个防火分区均设置自动喷淋系统，且面积不大于 2000m2。地下二层区域为水池或检修平台，且同时使用人数小于 10 人，不计防火分区。

消防电气设计包括消防供配电系统、火灾自动报警系统及联动控制、电气火灾监控系统、 消防电源监控系统、消防应急照明与疏散指示系统五部分内容。

4.1消防供配电系统

消防用电负荷属于污水厂重要用电负荷，采用双回路供电方式，并在设备末端设双电源 切换装置。

4.2火灾报警系统及联动控制

火灾报警系统采用集中报警系统。消防控制室设于地下一层操作层，通过疏散楼梯出口对外。消防控制室应能显示所有火警信号及联动控制状态信号，并能控制重要的消防设备。消防控制室内设置总线制智能型火灾报警控制器、消防联动控制器、消防应急广播控制设备、 消防专用电话主机、消防电源监控器、UPS 不停电电源等设备，并配置图形显示及操作用计算机。

火灾自动报警系统联动的消防系统有：消火栓系统、自动喷淋系统、防火门监控系统、 火灾报警和消防应急广播系统、消防专用电话系统、消防应急照明与疏散指示系统、非消防负荷切非系统、门禁系统。

4.3电气火灾监控系统

电气火灾监控系统由电气火灾监控器、电气火灾探测器及配套的剩余电流互感器组成。 电气火灾探测器及剩余电流互感器安装在第一级低压配电柜内。除进线柜、分段柜、无功补偿柜、消防设备回路及备用回路外，均须安装剩余电流互感器。每台低压柜内安装 1

套电气火灾探测器，报警值宜为 300mA。

4.4消防电源监控系统

消防设备电源监控系统由消防设备电源监控主机、消防设备电源传感器等设备组成，消 防设备电源监控主机设于消防控制室内，线路采用总线型。消防设备电源传感器安装在消防 设备配电箱的进线侧，实时监测 1 路三相交流电压及电流，采用总线方式与消防设备电源监控主机通信。

4.5消防应急照明与疏散指示系统

按《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB51309-2018），地下污水厂消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型，系统由应急照明控制器、应急照明集中电源、 消防应急照明灯具、消防应急标志灯具等组成。

灯具采用 A 型消防应急灯具，光源为高亮度 LED 光源。

在消防控制中心安装应急照明控制器并且与火灾自动报警主机 FAS 联动。

消防控制室、消防水泵房、消防电梯机房、自备发电机房、配电室、防烟与排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的其它房间的应急照明，仍应保证正常照明的照度，火灾应急照明最少持续供电时间不少于 180min。疏散走道的地面最低水平照度不应低于 1.0Lx；人员密集场所内的地面最低水平照度不应低于 3.0lx；楼梯间内的地面最低水平照度不应低于 5.0 lx；火灾应急照明最少持续供电时间不少于 90min。

5自控及仪表系统

5.1自控系统

自动控制系统大部分与地上污水厂一致。地下箱体内 PLC 以及其他自控设备应采用防腐型，特别是预处理段腐蚀气体严重。同时地下箱体内应保证信号覆盖，完善地下污水厂安防 系统。

5.2仪表系统

常规工艺检测仪表与地上污水厂基本一致。

地下污水厂空间封闭，布局复杂，环境潮湿，通风流通条件较差，污水处理过程中产生 的有毒、有害气体、可燃气体难以排出，浓度超标势必影响运维人员安全以及火灾隐患。因 此，必须设置气体检测仪表。

在预处理区、生化池以及污泥脱水区设置硫化氢、甲烷、氨气及氧气浓度检测计，其他 区域适当设置氧气浓度检测计，保证运维人员安全。

6结语

地下污水厂是未来城市高速发展的趋势，其占地小，空间利用率高，随着各地区地下污 水厂的建设，对电气专业设计提出了更高的要求，在电气设计时应该充分了解项目情况，与 内部各个专业协调配合，积极与外部各职能部门沟通，找准影响设计的关键点，才能使设计 更加合理，设计出与项目相匹配的优质设计成果。