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摘要：地下污水处理厂相较于传统的污水厂占地少、美观性，同时可结合景观绿地或公园建设，提升整个区域品质有较大的促进作用，现已成为城市中心区域污水处理厂的又一选择。但同时地下污水处理厂因其构筑物和设备房位于地下，普遍存在湿度高、设备空间紧凑、火灾风险大、土建造价高等特点，在电气和自控设计中与地上污水处理厂存在较多的不同。基于此，以下对地下污水处理厂电气设计的特点进行了探讨，以供参考。
关键词：地下污水处理厂;电气设计;特点分析
1污水处理厂的污水处理现状
随着科学技术的不断进步，污水处理厂处理污水的步骤越来越简洁，而且所使用的电气设备也越来越智能，这样能够有效提高污水处理厂的污水处理效率。在应用先进设备的过程中，要充分掌握设备的性能，这样才能更加合理地对设备进行电力分配。从当前的实际情况来看，一些可生化性好的污水处理厂一般通过污水好氧生化的方式对污水进行处理，该种方式较为简单，能够在很短的时间内就对污水进行有效处理，虽然该种方式具有很多优势，但同时也存在一些不足，最大的问题就是在处理过程中耗能非常大（比如曝气风机，提升泵等）。
2地下污水厂管线综合设计的目的及作用
（1）不同专业设计工作协调及汇总综合的最直接体现。综合管线统筹布局的科学合理，直接决定了地下空间使用的充分性、合理性及有效性，并可以最大程度的为后续地下空间建筑装修设计、不同专业管线的施工安装及运营管理和维修创造便利条件，且可以大幅减少管线安装过程中因为标高、位置冲突造成的返工;
（2）管线综合是集综合性、指导性于一体的纲领性设计文件。综合考虑所有相关专业管线设计合理性直接体现其综合性，所有相关专业的管线设计必须符合管线综合设计的整体安排与统筹以确保其可操作性，则体现其指导性;
（3）是持续不断协调所有专业管线设计的动态过程。当综合预留的管线敷设空间、高程等无法满足各专业管线设计要求时，需及时反馈以实现反向协调，最终共同完成管线综合设计;
（4）不仅仅是各专业管线的简单机械叠加，而是各专业管线的系统统筹、汇总综合。在汇总综合各专业管线的同时，尚需合理分配不同专業管线的敷设空间及整体走向，同时对各专业管线的进行必要的简化。其简化的原则是便于各专业设计人员及施工人员能读懂图纸、且避免混乱冗杂。
3变配电系统的设置和线缆的敷设
3.1供配电系统的设置
为保证污水处理厂电气系统的连续、可靠运行，本工程要求由两个电源供电，而且需做到在电力变压器或电力线路故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复。本工程由两路10kV电源供电，两路电源要求互为备用，当一个电源发生故障时，由另一个电源带全部负荷运行，两个电源故障保证率均要求100%。
污水处理厂的电力负荷等级通常都是二级，采用的是10kV的线路进行供电，单母线分段结线，采用放射式的供电形式。各个变压器是均匀布置在10kV的母线上，如果设置有分变配电室，需要采用线路变压器组方式，将电源从主配电室中引出，在分设的配电室进线位置设置负荷开关，能够及时对变压器进行检修。在配电室0.4kV的系统中，主要供应的设备有水泵、鼓风机和污泥脱水系统等，都是采用单母线分段的方式，采用放射式供电的形式。
3.2变电所低压系统设计
该地下污水处理厂的10kV配电所和高低压配电间合建。变电所靠近鼓风机房、深床滤池等负荷中心;变电所低压系统采用单母线分段中间带联络柜的设计方式，两侧低压进线柜利用母排与两侧变压器联接;两侧低压进线柜与中间联络柜采用电气与机械闭锁，避免两路电源并列运行。地下污水处理厂变频设备较多，在变电所低压进线处设计了800kvar智能电容补偿柜及有源滤波柜，使全厂功率因数达到0.95，并提高电能质量，保护弱电自控设备。变电所低压进线处采用万能式断路器，配置时限速断和过电流保护。低压配出线开关配置速断和过载保护，断路器分断能力为70kA（经保守计算，2000kVA变压器侧短路电流约为57.6kA），变压器采用过电流、超温保护。变电所低压配电采用放射式，向各工艺处理区MCC控制柜供电;部分重要工艺处理区，如进水泵房、出水泵房、AAO池MCC控制柜以及消防照明、风机配电柜均由变电所两段母排分别供电至各MCC柜末端自切。
3.3厂区电线的敷设
污水处理厂地上部分的线缆敷设都是相对比较简单的，地上部分的电缆敷设通常采用的是排管和直埋敷设的方式，电缆敷设的过程相对比较简单。但是，地下污水处理厂箱体内的电缆敷设与地上有很大的不同，需要采用电缆敷设桥架和保护管进行敷设，需要充分做好对桥架的布置，桥架的路径要沿着梁或柱进行布置，高度需控制在2.5m～4m左右，桥架从设备顶端进行敷设时，需要采用钢管敷设。如果局部地区的电缆敷设比较集中，可以在地面上进行对桥架的敷设。另外，动力、消防和信号等都是需要单独进行桥架的敷设。在地下箱体内管道的敷设中，会存在通风管道、消防管道和电力管道等的交叉敷设，会形成一种错综复杂的现象，而且电缆桥架与电缆保护管的出线较多，线路分布比较分散，在后期的维修过程中更加复杂，因此，在对管线进行敷设时，需要将其布设在最下层，接近设备的地方，有效确保管线布设的完整和美观。
4火灾自动报警系统和可燃（有毒）气体报警系统的设置
4.1火灾自动报警系统的设置
地下污水处理厂空间密闭，防火要求高，一旦发生火灾，人员不易疏散，会造成重大的人员和财产损失。故相较于传统的地上污水厂，对消防提出了更高的要求。
按照《火灾自动报警系统设计规范》，地下污水处理厂设置区域报警系统，本系统采用二总线设计。区域报警报警控制器设置于值班室内。系统由火灾报警控制器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器、火灾探测器等设备组成。变电所、MCC室、设备房、楼梯间、走道和中控室等场所设置感烟式探测器，根据需要设置若干个手动报警按钮及火灾声光报警器。火灾声光报警器由火灾报警控制器的火警继电器直接启动。
4.2可燃（有毒）报警系统的设置
污水处理过程中，厌氧段和污泥处理段可能产生硫化氢和甲烷等可燃有毒气体，地下污水厂空间封闭，气体不容易扩散，除设置必要的除臭和通风装置外，为了人员安全和职业卫生仍建议按照《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》设置可燃（有毒）报警系统，可燃（有毒）气体报警控制器设置于值班室内。
结束语
地下污水处理厂水虽然有占地少、外型美观等诸多优点，但同时也有造价高、能耗高和运营成本高等不利因素，需要政府的不断投入才能保证持续稳定的运营，不利于地下污水处理厂推广。因此，电气专业有必要从本专业出发，加强对地下污水处理工程中电气节能设计的研究，并采取有效的措施，降低地下污水处理运行电耗进而较低运营成本，有效提升地下污水处理厂的经济效益，推动地下污水处理厂工程建设的实现和稳定发展。
参考文献
[1]董建明，孙展.浅谈地下污水处理厂电气设计的特点[J].工程建设与设计，2018（06）：69-70.
江苏省环科院环境科技有限责任公司，江苏南京 210000
关键词：地下污水处理厂;电气设计;特点分析
1污水处理厂的污水处理现状
随着科学技术的不断进步，污水处理厂处理污水的步骤越来越简洁，而且所使用的电气设备也越来越智能，这样能够有效提高污水处理厂的污水处理效率。在应用先进设备的过程中，要充分掌握设备的性能，这样才能更加合理地对设备进行电力分配。从当前的实际情况来看，一些可生化性好的污水处理厂一般通过污水好氧生化的方式对污水进行处理，该种方式较为简单，能够在很短的时间内就对污水进行有效处理，虽然该种方式具有很多优势，但同时也存在一些不足，最大的问题就是在处理过程中耗能非常大（比如曝气风机，提升泵等）。
2地下污水厂管线综合设计的目的及作用
（1）不同专业设计工作协调及汇总综合的最直接体现。综合管线统筹布局的科学合理，直接决定了地下空间使用的充分性、合理性及有效性，并可以最大程度的为后续地下空间建筑装修设计、不同专业管线的施工安装及运营管理和维修创造便利条件，且可以大幅减少管线安装过程中因为标高、位置冲突造成的返工;
（2）管线综合是集综合性、指导性于一体的纲领性设计文件。综合考虑所有相关专业管线设计合理性直接体现其综合性，所有相关专业的管线设计必须符合管线综合设计的整体安排与统筹以确保其可操作性，则体现其指导性;
（3）是持续不断协调所有专业管线设计的动态过程。当综合预留的管线敷设空间、高程等无法满足各专业管线设计要求时，需及时反馈以实现反向协调，最终共同完成管线综合设计;
（4）不仅仅是各专业管线的简单机械叠加，而是各专业管线的系统统筹、汇总综合。在汇总综合各专业管线的同时，尚需合理分配不同专業管线的敷设空间及整体走向，同时对各专业管线的进行必要的简化。其简化的原则是便于各专业设计人员及施工人员能读懂图纸、且避免混乱冗杂。
3变配电系统的设置和线缆的敷设
3.1供配电系统的设置
为保证污水处理厂电气系统的连续、可靠运行，本工程要求由两个电源供电，而且需做到在电力变压器或电力线路故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复。本工程由两路10kV电源供电，两路电源要求互为备用，当一个电源发生故障时，由另一个电源带全部负荷运行，两个电源故障保证率均要求100%。
污水处理厂的电力负荷等级通常都是二级，采用的是10kV的线路进行供电，单母线分段结线，采用放射式的供电形式。各个变压器是均匀布置在10kV的母线上，如果设置有分变配电室，需要采用线路变压器组方式，将电源从主配电室中引出，在分设的配电室进线位置设置负荷开关，能够及时对变压器进行检修。在配电室0.4kV的系统中，主要供应的设备有水泵、鼓风机和污泥脱水系统等，都是采用单母线分段的方式，采用放射式供电的形式。
3.2变电所低压系统设计
该地下污水处理厂的10kV配电所和高低压配电间合建。变电所靠近鼓风机房、深床滤池等负荷中心;变电所低压系统采用单母线分段中间带联络柜的设计方式，两侧低压进线柜利用母排与两侧变压器联接;两侧低压进线柜与中间联络柜采用电气与机械闭锁，避免两路电源并列运行。地下污水处理厂变频设备较多，在变电所低压进线处设计了800kvar智能电容补偿柜及有源滤波柜，使全厂功率因数达到0.95，并提高电能质量，保护弱电自控设备。变电所低压进线处采用万能式断路器，配置时限速断和过电流保护。低压配出线开关配置速断和过载保护，断路器分断能力为70kA（经保守计算，2000kVA变压器侧短路电流约为57.6kA），变压器采用过电流、超温保护。变电所低压配电采用放射式，向各工艺处理区MCC控制柜供电;部分重要工艺处理区，如进水泵房、出水泵房、AAO池MCC控制柜以及消防照明、风机配电柜均由变电所两段母排分别供电至各MCC柜末端自切。
3.3厂区电线的敷设
污水处理厂地上部分的线缆敷设都是相对比较简单的，地上部分的电缆敷设通常采用的是排管和直埋敷设的方式，电缆敷设的过程相对比较简单。但是，地下污水处理厂箱体内的电缆敷设与地上有很大的不同，需要采用电缆敷设桥架和保护管进行敷设，需要充分做好对桥架的布置，桥架的路径要沿着梁或柱进行布置，高度需控制在2.5m～4m左右，桥架从设备顶端进行敷设时，需要采用钢管敷设。如果局部地区的电缆敷设比较集中，可以在地面上进行对桥架的敷设。另外，动力、消防和信号等都是需要单独进行桥架的敷设。在地下箱体内管道的敷设中，会存在通风管道、消防管道和电力管道等的交叉敷设，会形成一种错综复杂的现象，而且电缆桥架与电缆保护管的出线较多，线路分布比较分散，在后期的维修过程中更加复杂，因此，在对管线进行敷设时，需要将其布设在最下层，接近设备的地方，有效确保管线布设的完整和美观。
4火灾自动报警系统和可燃（有毒）气体报警系统的设置
4.1火灾自动报警系统的设置
地下污水处理厂空间密闭，防火要求高，一旦发生火灾，人员不易疏散，会造成重大的人员和财产损失。故相较于传统的地上污水厂，对消防提出了更高的要求。
按照《火灾自动报警系统设计规范》，地下污水处理厂设置区域报警系统，本系统采用二总线设计。区域报警报警控制器设置于值班室内。系统由火灾报警控制器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器、火灾探测器等设备组成。变电所、MCC室、设备房、楼梯间、走道和中控室等场所设置感烟式探测器，根据需要设置若干个手动报警按钮及火灾声光报警器。火灾声光报警器由火灾报警控制器的火警继电器直接启动。
4.2可燃（有毒）报警系统的设置
污水处理过程中，厌氧段和污泥处理段可能产生硫化氢和甲烷等可燃有毒气体，地下污水厂空间封闭，气体不容易扩散，除设置必要的除臭和通风装置外，为了人员安全和职业卫生仍建议按照《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》设置可燃（有毒）报警系统，可燃（有毒）气体报警控制器设置于值班室内。
结束语
地下污水处理厂水虽然有占地少、外型美观等诸多优点，但同时也有造价高、能耗高和运营成本高等不利因素，需要政府的不断投入才能保证持续稳定的运营，不利于地下污水处理厂推广。因此，电气专业有必要从本专业出发，加强对地下污水处理工程中电气节能设计的研究，并采取有效的措施，降低地下污水处理运行电耗进而较低运营成本，有效提升地下污水处理厂的经济效益，推动地下污水处理厂工程建设的实现和稳定发展。
参考文献
[1]董建明，孙展.浅谈地下污水处理厂电气设计的特点[J].工程建设与设计，2018（06）：69-70.
江苏省环科院环境科技有限责任公司，江苏南京 210000