李 伶 尹競洲
(中國水電顧問集團成都勘測設計院,四川 成都 610072)
溪洛渡水電站是以發(fā)電為主,兼有攔沙、防洪和改善下游航運等綜合效益的巨型水電站。其位于云南省昭通市和四川省涼山州交界的金沙江下游河段,是國家“西電東送”和西部大開發(fā)的重點工程。左、右兩岸各布置一座地下廠房,各裝機9臺,單機容量77萬k W,是金沙江下游河段梯級開發(fā)中的第3級電站,工程規(guī)模在國內(nèi)僅次于三峽電站。電站于2005年12月正式開工,2013年7月首批機組發(fā)電,2013年底完成12臺機組投運,2014年7月全部機組將建成投產(chǎn)。左岸電站主送國家電網(wǎng),右岸電站主送南方電網(wǎng)。
作為重要機電設備(如斷路器等)的操作、控制及信號電源,直流系統(tǒng)在電站中起著至關(guān)重要的作用。溪洛渡水電站裝機臺數(shù)多,單機容量大,在電力系統(tǒng)中地位非常重要,對直流電源系統(tǒng)提出了以下要求:(1)為確保電站各機電設備的安全與系統(tǒng)穩(wěn)定,要求直流電源系統(tǒng)非??煽亢头€(wěn)定。(2)電站包括左、右岸地下廠房、進水口、地面集控樓、大壩等樞紐區(qū)域,地理范圍廣且布置相對分散,對直流系統(tǒng)提出了分區(qū)域多套設置的要求,以滿足各分散布置且相對集中的機電設備對電源的要求。(3)電站按照“無人值班”(少人值守)的原則設計,且位于偏遠山區(qū),直流設備的設置和選型應充分考慮自動化程度高、維護少等要求。
電站主要由大壩、泄洪、引水和發(fā)電等建筑物組成,包括左、右岸2個電站,且呈對稱布置。需由直流系統(tǒng)供電的機電設備主要布置在以下部位:(1)左、右岸地下廠房。主要由主/副廠房、母線洞、主變室、GIS開關(guān)站、出線豎井等組成,分別布置有9臺水輪發(fā)電機組、9臺主變壓器及1套500 k V GIS開關(guān)設備,每臺機組間距約35 m。在副廠房設有地下監(jiān)控室,布置有監(jiān)控本岸電站的二次設備。根據(jù)地下廠房的土建布置和上述機電設備的布置特點,分別在主廠房端頭的安裝間下、副廠房及主變室的中間機組段位置,設置有10 k V廠用電的3個電源點。(2)左、右岸進水口。主要建筑物包括9臺機組的引水閘室和附近的1個10 k V配電點(廠外配電中心)。(3)壩區(qū)樞紐。含大壩壩體和各泄洪閘,機電設備主要包括各泄洪閘門的啟閉機系統(tǒng)和相關(guān)配套系統(tǒng)。(4)地面集中控制樓。為全廠的集中控制管理區(qū)域,設有全廠中控室、計算機室、通信室及各行政管理辦公室等,需由直流系統(tǒng)供電的機電設備主要包括大樓10 k V/400 V配電系統(tǒng)、各綜合自動化系統(tǒng)裝置盤等。
直流電源的配置與機電設備的布置密切相關(guān)。根據(jù)上述設備的分布特點,為滿足電站可靠穩(wěn)定運行要求,應力求滿足以下配置原則:(1)分散設置,相對集中。該方式可縮小直流電源的供電范圍,減小電源故障或檢修時的波及面,從而有效提高電源系統(tǒng)可靠性。(2)冗余配置。對主要設備的控制、保護電源采用冗余配置,每套電源系統(tǒng)設置雙組蓄電池、雙組充電機,對重要部位設置3組充電機,以滿足大容量、超高壓設備的供電需求。(3)由于地下洞室事故照明負荷較重,不考慮由直流系統(tǒng)供電,設置獨立的EPS應急電源系統(tǒng),從而避免了相互干擾,進一步提高了本電站直流系統(tǒng)的可靠性。
根據(jù)上述原則,左、右岸電站及集控樓共設置11套直流電源系統(tǒng),均由許繼電源有限公司(下簡為許繼公司)成套提供,分別為:(1)左(右)岸安裝間下部電源系統(tǒng),共2套,供電對象包括安裝間側(cè)公用設備及廠用電系統(tǒng);1?!?#(16#~18#)機組操作控制電源,包括機組控制、保護、勵磁、調(diào)速器,機組輔助設備等。(2)左(右)岸主變室電源系統(tǒng),共2套,供電對象包括主變室公用設備及廠用電系統(tǒng);4?!?#(13?!?5#)機組操作控制電源,包括機組控制、保護、勵磁、調(diào)速器,機組輔助設備等。(3)左(右)岸地下副廠房電源系統(tǒng),共2套,供電對象包括副廠房公用設備及廠用電系統(tǒng);7#~9#(10?!?2#)機組操作控制電源,包括機組控制、保護、勵磁、調(diào)速器,機組輔助設備等。(4)左(右)岸500 k V開關(guān)站直流電源系統(tǒng),共2套,供電對象包括500 k V開關(guān)站設備操作、保護及控制電源以及開關(guān)站的其他公用設備。(5)左(右)岸進水口直流電源系統(tǒng),共2套,供電對象包括進水口廠用電、快速閘門及公用設備操作、保護及控制電源等。(6)控制管理樓直流電源系統(tǒng),共1套,供電對象包括集控樓廠用電及公用設備操作、保護及控制電源。
根據(jù)計算,各直流系統(tǒng)負荷統(tǒng)計如下(單套):安裝間和主變室電源系統(tǒng)的經(jīng)常負荷均為135 A,事故負荷均為176 A;副廠房系統(tǒng)稍大,經(jīng)常負荷和事故負荷分別為196 A和237 A;開關(guān)站系統(tǒng)則分別為64 A和104 A;進水口和集控樓負荷較小,分別為41 A/41 A和18 A/18 A。
溪洛渡水電站充電裝置選用許繼公司自行生產(chǎn)的高頻開關(guān)整流模塊(ZZG23-40 A或20 A),并采用N+1方式并聯(lián)配置。由于電站重要負荷多,除進水口和集控樓采用冗余配置外,其他系統(tǒng)的高頻開關(guān)模塊均采用三重配置。當一組高頻開關(guān)模塊故障時,可用第3組(或另一組)高頻開關(guān)模塊帶這段故障母線。
根據(jù)計算的充電電流,各套充電裝置配置如下:安裝間、主變室、副廠房和開關(guān)站均配置3套充電裝置,每套均按N+1方式配置,分別配有6×40 A、6×40 A、8×40 A和4×40 A的充電模塊;進水口和集控樓由于負荷較小,均配置2套充電裝置,按N+1方式配置,每套分別配有4×20 A和2×20 A的充電模塊。
電站直流系統(tǒng)統(tǒng)一采用DC220 V電壓,考慮到進水口和集控樓負荷較小,單體電池電壓選擇12 V,17只,其他系統(tǒng)單體電壓均采用2 V,103只。本工程均選用原裝進口德國荷貝克膠體電池。由于重要負荷較多,蓄電池采用冗余配置,2組蓄電池分別帶Ⅰ段和Ⅱ段母線,當電池故障時,可用1組蓄電池同時帶2段母線。
經(jīng)計算,各系統(tǒng)蓄電池均采用雙套配置,每組容量選擇情況如下:安裝間600 Ah,主變室600 Ah,副廠房800 Ah,開關(guān)站350 Ah,進水口150 Ah,集控樓110 Ah。
每套直流電源系統(tǒng)組成:2組閥控式密封鉛酸蓄電池;3套充電裝置(進水口及集控樓為2套);主饋電及分電裝置及相應的微機絕緣監(jiān)視裝置WZJ-21(每段直流母線1套);2套微機監(jiān)控裝置WZCK-23、保護器具、監(jiān)視儀表及報警信號。
每套直流電源系統(tǒng)組屏方案:3塊充電盤(進水口及集控樓為2塊)、2塊主饋電裝置盤、6塊機組分電盤(每臺機組2塊,開關(guān)站、進水口及集控樓無機組分電盤)。除集控樓直流系統(tǒng)蓄電池組屏(2面)安裝外,其他系統(tǒng)均采用支架安裝。
主饋電盤采用單母線分段接線方式,2段直流母線間設聯(lián)絡開關(guān)。其中2臺充電裝置分別固定接于Ⅰ、Ⅱ段母線,第3臺充電裝置跨接于2段母線之間。2段母線聯(lián)絡運行時有閉鎖措施防止2組蓄電池并聯(lián)運行。蓄電池按浮充方式運行。
機組分電盤直流系統(tǒng)采用單母線接線,2回進線,主用輸入電源取自主饋電裝置盤Ⅰ段,備用輸入電源取自主饋電裝置盤Ⅱ段,2路進線互為閉鎖,當主用輸入電源故障時,手動切換到備用輸入電源回路。
對電站所有負荷,直流電源均采用星型方式饋電。
作為電站的重要設備,溪洛渡直流電源系統(tǒng)在各機電設備的控制、操作及信號回路中起著至關(guān)重要的作用,目前11套直流系統(tǒng)已隨首批機組的發(fā)電全部投運且運行良好。希望本文的介紹能為相關(guān)人士提供參考。