李建华
广东省建筑设计研究院有限公司，广东省深圳市 518000
Summary of Electric Transformation of Living Pump House
LI Jianhua(GuangDong Architectural Design ＆ Research Institute Co., Ltd.，Shenzhen 518000,Guangdong Province,China)
Abstract: In view of the problems such as the aging of electric equipment, the incomplete grounding system, the lack of modern intelligent system in more and more water pump houses in old residential areas in China, in the renovation of secondary water supply facilities, according to the investigation report of Pump House and the raising of various professions, expound the scheme of power distribution, grounding and intelligent design of pump house.
Key words: life pump house；power distribution reform；grounding system； equipment layout；PLC control system；security monitoring；data acquisition
摘 要： 针对国内越来越多老旧小区的水泵房存在电气设备线路老化、接地系统不完整、缺乏现代智能化系统等问题，在二次供水设施改造中，根据泵房勘察报告及各专业的资料，阐述泵房配电、接地、智慧泵房设计方案。
关键词：生活泵房；配电改造；接地系统；设备布置；PLC控制系统；安防监控；数据采集
中图分类号：TU852 文献标识码：A
0 引言
根据住房城乡建设部等部委《关于加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理确保水质安全的通知》（建城[2015]31号）要求,生活饮用水的安全问题已引起社会各界的关注，为解决好城镇供水“最后一公里”的水质安全问题，部分城市率先开始实施老旧居民小区二次供水设施提标改造工程。本文结合深圳社区供水管网改造工程及深建标SJG79-2020《二次供水设施技术规程》，简述生活泵房强电改造、智慧水务设计方案。
1 泵房现状
泵房根据前期勘察及评估报告确定改造深度，对确定进行改造的生活泵房，总结其电气设备普遍存在的问题有：
a. 大部分小区泵房总体上建设时间久远，设施陈旧，供水设施运行能耗高，噪音大。现状配电柜防水IP等级不满足要求、柜门存在锈蚀、变形现象；部分小区的配电柜内开关老化不达标，柜门很难打开或长期打开状态，泵房环境潮湿、脏乱差；泵房配电存在漏电、短路、电气火灾的风险。
b. 部分泵房的生活水泵及消防水泵合用泵房、控制室、供水系统、水池等；部分泵房生活消防控制柜并列布置，缺乏物理隔离及合理的布置。
c. 现状泵房一般由物业管理，基本采用人工巡视的方式，难以及时发现和处理问题，泵房水泵控制设备老化，缺少智能管理、运行维护系统。
针对上述问题，电气改造应尊重现状，合理设计配电控制系统，新增自动控制（PLC控制系统）及安防监控系统，实现智慧城市小区泵房的集中、高效、专业化管理。
2 配电改造
2.1 注意事项
改造生活泵房均为现状小区内，一般位于地下室一、二层，整体改造方案中，电气需重点注意以下几点：
a.电气设备老旧能耗高，在项目改造成本允许情况下，建议各配电柜、电气线路均重新采购。在大部分泵房改造中，考虑旧生活水泵的能耗比、噪音、锈蚀等情况，水专业提资一般会更换全套水泵。电气应根据各专业提资，重新设计配电控制系统。控制柜在独立控制室时，其防护等级不低于IP30；与水泵设置在同一空间时，其防护等级不低于IP55。
b.原生活消防合用泵房或控制室的，改造后宜增加墙体等物理隔离。电气需根据新的泵房平面布置，确定进线柜、变频控制柜、PLC柜、安防柜的摆放位置（变频控制柜宜根据分区泵组设置，并设置计量表，柜子尺寸详图1）。应根据改造后进线柜的摆放位置，现场勘察原进线电缆长度是否足够，并且在图纸中明确是否需更换进线电缆或现场增加开关箱等措施，避免预算的重大漏项。
c.泵房环境不达标,大部分生活泵房根据设备布置新建墙体分隔，墙体重新开槽、批荡、贴瓷砖等。电气应明确照明、插座、防雷接地扁钢、火灾探测器、门禁等线路暗敷。
d. 在改造施工过程中，为保证居民正常生活用水,电气应根据临时供水方案，设计可靠的临时供电系统，确保用电安全。
2.2 配电控制
生活泵房应根据其所在建筑物性质，确定生活水泵用电负荷等级。在本次改造生活泵房中，大部分按一、二级负荷设计，采用双回路供电，从小区变电所引两路380V电源至泵房双电源切换配电柜（三级负荷泵房，采用一路电量供电即可）。以下针对深圳小区泵房改造工程中某一类高层住宅小区生活泵房（图1，下称参考泵房）举例，详细分析改造方案。
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参考泵房位于地下一层，根据建筑、水专业提资：泵房内重新砌墙分隔生活、消防水泵房及更换全套二次供水设备。水泵电机功率较现状电机小，双电源进线柜根据泵房格局重新布置后离电源进线更近，故原供电电缆、上级开关均可按现状不变。生活水泵分区控制，高、中、低区各设置三用一备水泵，故设置新建变频控制柜3台。生活泵房主要用电负荷为：加压水泵、进水电动阀、PLC柜、安防柜、潜污泵、照明、插座等，配电系统详图2。
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配电箱顶部距地2m安装，配电及变频控制柜落地安装（采用200mm高混凝土基础，配电柜安装在基础槽钢上，槽钢采用304不锈钢材质，100mm高），电缆上进上出。动力电缆采用低烟无卤阻燃型交联聚乙烯，电缆沿新建桥架敷设至各水泵。水泵采用变频调速供水设备，每台水泵单独设置变频器，变频器额定输出电流应与水泵电机的最大电流相符，PLC控制系统详下方智能二次供水泵房说明。生活泵房配电系统改造，考虑现场条件限制，设计原则上应遵循新规范新标准，特别注意以下几点：
a. 生活水泵房及消防水泵房应设置隔断，若现场情况不满足，可设置可拆卸式隔断。生活水泵控制柜应设置在靠近生活水泵房的区域。
b. 泵房内集水坑潜污泵电控箱独立设置并预留PLC控制接口，该配电箱及液位开关由潜污泵厂家成套提供。紫外线消毒器由厂家自带控制箱（挂墙安装），配电应先接至控制箱。
c. 进线柜及各区泵房控制柜宜根据不同地区要求确定是否设置电力监测仪表。
d. 材料表中应区分由政府投资及企业投资的部分，若有成套设备应明确注明。
2.3 照明控制
生活泵房改造，照明、插座均应根据泵房新格局、设备布置，重新设计线路及控制。泵房照明照度标准：泵房100lx，Ra＞60；配电室200lx，Ra＞60。照明采用LED成套灯具，高效节能。如改造后，生活泵消防泵仍然在设置在同一个泵房内，无墙体隔离，泵房内需设置应急照明。应急照明灯要求采用LED光源，工作电压为DC36V，光效应不小于80lm/W，应有防眩光处理措施，灯罩为阻燃材料，灯壳为金属材质，配电引自原消防配电箱。生活泵房照明、插座由不同的支路供电，详图2。照明跷板开关宜安装在门边，暗装底边距地 1.4米；插座均选用安全型、暗装，安装高度1.4米。
2.4 防雷接地
本次改造设备均布置在已建建筑物内，泵房为0.4kV设备，工作接地、保护接地、防雷接地和防静电接地均使用构筑物现状总的接地系统，要求接地电阻值不大于10欧姆。泵房采用镀锌扁钢-40X4暗敷设，凡电气设备正常时不带电，而当绝缘损坏时可能呈现电压的一切电气设备的金属外壳、构件、可导电部分，穿线金属管、金属接线盒、桥架、支架等应做好电气连接，并可靠接地。所有接地装置的各种金属构件必须热镀锌(浇灌在混凝土内的除外)，焊接处应做防腐处理。
在电源线路引入的总配电柜（箱）处装设II级试验电涌保护器，如图2。电子设备的电涌保护器根据各设备要求由厂家配置，特别注意PLC控制系统每个模拟量输入通道须配置信号防雷器。
3 智慧二次供水泵房
智慧二次供水泵房，是依托物联网实现远程监测数据，同时增加更多的传感信息采集（例如水质、液位计、水压等），扩展摄像头监控，入侵报警等安防监控，对泵房各项指标进行全面的、不间断的采集，上传至二次供水泵房远程监管数据中心。
目前居民小区二次供水设施中，传统泵房通常为本地物业管理，人工巡检为主，均缺少智慧化运维管理系统，无法实现对二次供水设备、设施、环境等全面感知、可视化管控、智慧运维。随着城市化进程的加速发展，智慧理念逐步深入到人民群众生活中，卫星导航、物联网、智慧交通、智慧电网、智慧水务等构成了智慧城市的方方面面。建设智慧水务系统下的智慧二次供水泵房，是本次改造中的重中之重。
3.1 PLC控制系统
自动控制系统可通过监控系统控制、监视泵站主要设备的运行状况。泵房内设置多套PLC控制单元,用于监控泵站内所有机电设备的运行。设置1套网络交换机,用于接入泵站内所有通讯设备。远程监控能采集及设定泵房供水系统相关运行参数，数据采集包括压力变送器、超声波液位计、水浸传感器、多功能电量监测仪表等, 参考泵房PLC模块信号点表详图3。
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参考泵房内设3套PLC控制单元（潜污泵、进水电动阀、温湿度变送器等公用设备可接入任一区PLC控制单元），PLC模块结构图详图4，PLC系统中CPU各开关量模块接线图由厂家深化并成套供货。
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依托高效的水务物联网，在调度中心便可用精细化，动态化的可视方式实时查看二次加压泵房的水质、水压、水箱液位等供水信息，也可对二次加压泵房中系统的水泵运行状态、系统的整体耗能情况、安防系统等所有设备运行状态实时监测调控。
3.2 安防系统
生活泵房改造中，二次供水信息管理系统应利用通信网络集成泵房自动化控制、泵房监视控制系统、安防视频系统和门禁系统等数据。
参考泵房中均设置了入侵报警、视频监控、门禁系统。系统后台采用IP智能视频监控平台，前端采用网络摄像机，监控数据保存30天。入侵报警发生后，系统应将自报警前30s至报警结束的视频图像自动单独存放在泵房本地存储系统，同时上传至中央监控中心进行保存。泵房设置独立的脸部识别与指纹门禁系统，可记录人员信息、开启门禁时间，进行图像抓拍，并上传供水务管理平台中。安防监控设备可与PLC进行互相通讯，实现自控系统与安防监控系统配合使用，有效管理数据，及时响应预警机制，其安防系统图详图4、图5。
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4 新建标准
新建的居民小区，生活泵房在设计和施工中应严格遵守国家相关标准和规范，还需满足地方居民小区二次供水设施提标改造工程实施标准。新建生活泵房宜考虑设置独立控制室并预留足够双电源配电柜、变频柜、PLC控制柜、安防柜的安装空间，且对现条件不完善的小区，在设计中应预留智能化接口等。建设单位要对供水设施的材料、设备质量和施工质量负责。供水企业要强化用水报装管理，在工程设计、竣工验收等环节进行技术把关。
5 结语
随着城镇居民对生活饮用水安全问题的广泛关注，相信未来越来越多城市为提升居民小区二次供水水质，更好地保障和改善民生，加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理。此文在籍借深圳市居民小区二次供水设施提标改造工程，充分吸收各生活泵房电气改造设计成果，希望为更多的城市泵房改造工程提供电气方面的参考。
参考文献
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[8]胡宏宇，钱朝刚. 国内传统民居建筑配电改造概述[J]. 建筑电气，2019（8）：32-35.
[作者信息
李建华，男，广东省建筑设计研究院有限公司，工程师，电气副主任工程师]