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摘要：污水处理厂是污水排放后，达到环境保护要求的重要保障。如何使电气专业在污水处理厂中更科学、更高效、更安全、发挥更大的作用，是国家保证污水处理行业电气专业需要研究的重要课题。同时，在城镇化发展的今天，污水处理厂已经越来越多的在大中小城市中建设，越来越多的污水处理厂发挥着处理污水的作用，对生活污水及工业污水的处理达到了很好的效果，通过处理的污水排入河流后，没有对环境造成影响，对我们的生活环境起到了很好的保护作用，也积极响应节能减排的政策方针。
关键词：污水处理厂；电气；设计
1 电气设计依据
某污水处理厂的电气设计按照以下规范及标准进行，包括：
（1）设计规范 GB50053—2013《20k V 及以下变电所设计规范》
（2）设计规范 GB50062—2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
（3）设计规范 GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
（4）设计规范 GB50093-2013《自动化仪表工程施工及验收规范》
（5）设计规范 GB50054—2011《低压配电设计规范》
（6）设计规范 GB50227—2008《并联电容器装置设计规范》
（7）设计规范 GB50217—2007《电力工程电缆设计规范》
（8）设计规范 GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》
（9）设计规范 GBJ65—83《工业与民用电力装置的接地设计规范》
（10）设计规范 GB50034-2013《建筑照明设计标准》
（11）设计规范 GB50058-2010《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
（12）设计规范 GB50303-2011《建筑电气工程施工质量验收规范》
（13）设计规范 GB50052—2009《供配电系统设计规范》
（14）设计规范 GB50013-2006《室外给水设计规范》
（15）设计规范 GB50055—2011《通用用电设备配电设计规范》
2主要设计内容
①新建低压配电设计。
②各用电设备的配电、控制及保护。
③电力电缆敷设设计。
④照明设计。
⑤配电装置及构筑物的防雷接地设计。
2.1主要电气设备清单表
根据设备用电情况，举例污水处理厂主要配电间的设备及动力线缆、控制线缆等电气设备清单见下表。
2.2用电设备的控制方式
在污水处理厂中，为了实现现代电气专业所推崇的安全可靠、智能管理等操作目标，污水处理厂内对于用电设备，设计上选取手动与自动控制相结合的控制方式。即实现设备现场就地按钮箱控制的方式与在控制室内通过可编程控制柜远程集中控制的方式相结合。
当电气安装完成后，进入用电设备安装及单机调试及运行后期，当设备出现问题需要停工设备检修时，即可在设备现场通过就地手动按钮箱手动控制的方式启动停止设备，来实现设备的维修；污水处理厂联动调试运行时，可以采用控制室可编程控制柜集中自动控制的方式来实现操作；当水厂正式投产后，用电设备正式投入运行后，在控制室内，操作人员可以在可编程控制柜以自动控制的方式控制生产车间的各种用电设备；当工作人员在生产车间巡视设备运行情况时，当发现现场有紧急情况需要启动或者通知用电设备时，可以在设备旁的现场按钮箱通过手动自动转换开关，调节到手动模式，即可在现场按钮箱上手动操作，触碰停止按钮，以实现停止运行设备的目的。设备现场的按钮箱上设计会配备一个手动自动转换开关，通过手动或者自动模式，来实现可编程控制柜的远程控制和现场控制两种模式。可编程控制柜的自动控制通常设计 HMI 触摸屏的控制操作页面来进行相关的控制操作。现场手动控制通过现场的就地按钮箱按钮来实现启动、停止、手动、自动等操作。
2.3照明设计
①照明设计的范围及种类
照明是建筑物内必须配置的一项设计，建筑物通过合理的照明照度，可以在保证节能的前提下，在合理的照明照度下完成生产任务。
污水处理厂的照明一般由生产厂房、附属建筑用房及综合办公楼组成。照明设计通常包含建筑物内设计、建筑物外设计以及特殊特定场所（如加氯间）的照明设计。污水处理厂建筑物内照明包含高压配电间照明、低压配电间照明、变压器室照明、水泵间照明、泥处理间照明、格栅间照明、鼓风机房照明、警卫室照明等。
污水处理厂按照建筑结构的形式，可以分为单层建筑和多层建筑。单层建筑如配电间、机修间、警卫室等；多层建筑如粗细格栅间、鼓风机房等。污水处理厂的楼房层数不是很多，但是根据生产要求楼房的单层高度较高，比如泵房间、格栅间等，设备较高，多采用弯杆壁灯的形式，对于跨度较大的池体，弯杆壁灯可以保证日常工作照明，但是一旦池体内需要检修，弯杆壁灯的照度就达不到照度要求了。通常此种情况下，设计师会在适当的位置添加大功率的探照灯，便于池内设备维修、清洗、更换之用。
②照明设计的电压等级及照度
照明的电压等级采用220/380V三相五线制系统。
照明照度通过具体生产、工作用房的用途，根据建筑照明设计标准要求，合理计算个生产、工作用房的照明种类及数量。
污水处理厂的照明种类：污水处理厂照明系统简单可以划分为正常工作照明、事故应急照明两大类。重要配电场所及污水处理厂综合办公楼等主要出入口应设置应急照明。灯具选择上均应选用节能型灯具。在特定的环境下，如潮湿环境场所及强酸强碱的环境下，采用密闭型 I类灯具，灯具配线均应包括 PE 接地保护线。办公室、值班室、控制室及配电室等功能用房内均需要增设安全型插座，并根据工程具体情况适当考虑空调用电插座。低压配电间照度为 200lx，控制室照度为 300lx，办公室照度为 300lx，泵房间照度为 100lx。机修仓库为 100lx。
照明灯具及线路：照明线路均采用铜芯塑料线，普通照明回路穿阻燃塑料管
暗敷设，应急照明穿钢管暗敷设。
③照明设计程序
照明设计前应该遵循程序进行设计，需要知道建筑平面、高度等基本参数方可进行下一步的选型设计。
照明设计的程序包括以下几个方面的内容：
（1）根据污水处理厂的布置情况，收集照明设计中需要的技术资料和根据现场的建筑形式、结构的形式、装饰的造型、给排水管道及通风管道的安装位置及高度、门窗的位置、及窗户的高度等。
（2）根据污水处理厂内各建筑物的具体情况，提出各建筑物的照明设计方案，根据各房间的照度值进行计算，确定各房间的灯具种类及布置形式及具体数量。
（3）绘制施工图纸，编制照明灯具数量规格明细表，并交由经济预算人员编制工程量清单。
2.4污水处理厂电气辅助设计
①污水处理厂避雷设计
生活中雨天会有雷电，而建筑的最高处或尖端最容易遭到雷电的袭击。关于避雷设计，首先要掌握一个基本概念——雷暴日。雷暴日指的是某地区一年中有雷电放电的天数，一天中只要能听到大于一次的雷声就算一个雷暴日。
计算雷击次数及计算防雷类别，参照建筑物防雷设计规范要求，结合避雷公式计算。
年预计雷击次数：N = k×Ng×Ae
其中：校正系数 k = 1.0
年雷暴日：Td
建筑物的雷击大地的年平均密度：Ng = 0.1×Td
等效面积：Ae（实际面积向外扩大后的面积）
经过污水处理厂内所有新建构筑根据防雷计算，均为三类防雷建筑物，各单体采取相应防雷保护措施。设计考虑到直接雷击以及感应雷过电压对建筑物及电气设备装置的危害，在污水处理厂区内针对各种雷击对各单体采取防雷保护措施。
②污水处理厂接地设计
污水处理厂内粗格栅间、细格栅间、鼓风机房等建筑在屋面设置接闪带，防止直接雷击。进、出建筑物的供配电线路、控制回路的通信网络端口以及室外4-20m A 的数字量的信号、模拟量的信号、设备的进线端口和设备的出线端口，设计中按照要求应设置防雷过电压保护装置。污水处理厂的变电所和配电间内，高压、低压母线均应设置相应的避雷装置。在厂区内敷设的电力电缆和控制电缆，需要在接线端处设置相应的防止过电压的电气装置，其接地装置应与厂区的接地系统可靠相连。
污水处理厂内各建筑物、构筑物的接地网利用柱内主筋及大地网内钢筋可靠焊接，引出至厂区的接地线与原厂区接地网连接，采用热镀锌扁钢，规格为 40×4mm。使污水处理厂连成环网，使全水厂形成统一接地网。电气系统、自控系统、仪表系统、通信系统、防雷系统等，共同使用一套 TN-C-S 接地系统。即采用了综合接地的接地形式。确保污水处理厂内整个接地系统处于等电位连接状态。各建筑单体内需要设置总等电位连接端子箱以及局部等电位连接端子箱。防雷、接地、电气工作接地以及控制系统工作接地共用的接地电阻应该小于 1欧姆。接地安装完成后，通过万用表实际测量，若达不到设计的电阻要求，应该在厂区内或建筑物附近设置人工接地体。所有用电设备以及不带电的柜体的金属外壳部分和用电设备的金属外壳均应与接接地线可靠连接。变压器应设置工作接地。给排水的金属管道、采暖通风的金属管道以及室外构筑物的裸露的金属构件、配件以及电气设备的非带电金属壳体，均应与接地网可靠连接。
3结语
污水处理厂中的电气专业起到了举足轻重的地位，保证了污水处理厂的安全运行，实现了现代化的控制，保证了相关数据的精准测量。污水处理厂施工中电气专业需要编制施工工期、施工组织方案、施工安装工艺等施工必须编制的相关内容。只有这样，才有利于提高污水处理厂的安全运行及长期运行。降低人力和物力等基本成本，才能用最合理的方式让污水处理厂长期的运行。
参考文献：
[1]《低压配电设计规范》GB50054—2011；
[2]《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062—2008；
[3]《并联电容器装置设计规范》 GB50227—2008；
[4]《通用用电设备配电设计规范》GB50055—2011；
[5]《电力工程电缆设计规范》GB50217—2007；
[6]《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010；
[7]《工业与民用电力装置的接地设计规范》 GBJ65—83；
[8]《建筑照明设计标准》GB50034-2013
论文作者:欧阳文斌
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/17
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