古學(xué)水電站壩頂用電設(shè)計(jì)

劉 陽(yáng)， 譚 先 春

(中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014)

1 概 述

古學(xué)水電站位于四川省甘孜州得榮縣境內(nèi)，為金沙江左岸一級(jí)支流定曲河鄉(xiāng)城、得榮段梯級(jí)開發(fā)的第八個(gè)梯級(jí)。電站采用引水式開發(fā)，壩址位于奔都鄉(xiāng)藏色橋上游1.52 km處，上距得榮縣城12.8 km；廠址位于古學(xué)鄉(xiāng)卡日共村上游350 m處，上距壩址公路里程約15.6 km。得榮縣至云南省香格里拉縣的公路經(jīng)壩、廠址通過。

古學(xué)水電站工程的開發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電，兼顧環(huán)境生態(tài)等綜合用水要求。水庫(kù)正常蓄水位高程為2 270 m，總庫(kù)容26.84萬(wàn)m3。電站裝機(jī)2臺(tái)，總裝機(jī)容量90 MW，聯(lián)合年利用小時(shí)為4 471 h，單獨(dú)年利用小時(shí)為4 313 h。古學(xué)水電站為采用混凝土閘壩擋水的長(zhǎng)隧洞引水式電站。工程樞紐主要建筑物包括：混凝土閘壩、發(fā)電引水隧洞、調(diào)壓井及壓力鋼管、廠房及開關(guān)站等。

由于古學(xué)水電站采用岸邊引水式地面廠房，引水隧洞長(zhǎng)約14 km，電站廠房到首部樞紐混凝土閘壩的公路里程約15.6 km，距離較遠(yuǎn)，兩回工作電源全部從廠房引接的方案并不理想。因此，壩頂用電從廠房取一回10 kV電源作為工作電源，并保留35 kV施工電源作為另一回工作電源，兩回電源互為備用。

2 壩頂用電方案的制定

2.1 壩頂用電電源的選擇

根據(jù)四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司《定曲河流域梯級(jí)電站送出規(guī)劃報(bào)告》，古學(xué)水電站建成后，以220 kV電壓等級(jí)出線一回至奔都電站開關(guān)站，輸電線路長(zhǎng)約14 km，采用LGJ-300導(dǎo)線。

根據(jù)接入系統(tǒng)方案并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，最終確定的古學(xué)水電站電氣主接線方案為：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)采用擴(kuò)大單元接線，設(shè)置一臺(tái)主變壓器，220 kV出線側(cè)為變壓器——線路組接線。

一般情況下，當(dāng)電站裝有兩臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組時(shí)，壩頂用電設(shè)備的電源分別從兩臺(tái)發(fā)電機(jī)各自電壓母線上引接一回線路到壩頂作為壩頂工作電源，兩回電源互為備用。但是，由于廠房距首部樞紐較遠(yuǎn)，兩回線路全部從發(fā)電機(jī)電壓母線上引接線路將很長(zhǎng)，既不經(jīng)濟(jì)，供電可靠性也不高。

因此，古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設(shè)備的第一工作電源應(yīng)優(yōu)先考慮從兩臺(tái)發(fā)電機(jī)10 kV電壓母線上引接一回電源，第二工作電源則考慮保留35 kV施工電源或從地方電網(wǎng)引接一回電源。

經(jīng)向業(yè)主了解，古學(xué)水電站首部樞紐大壩附近有即將動(dòng)工的奔都變電站，也有大壩施工時(shí)臨時(shí)T接的35 kV線路。由于奔都變電站尚未動(dòng)工，同時(shí)，從地方電網(wǎng)引接電源需當(dāng)?shù)仉娏Σ块T審批，其手續(xù)繁雜，不確定因素較多。而采用35 kV施工線路供電也需辦理相應(yīng)手續(xù)，電力計(jì)量問題亦比較復(fù)雜。

綜合上述因素并進(jìn)行分析后，推薦古學(xué)水電站壩頂用電第二工作電源從35 kV施工線路引接，與從古學(xué)水電站10 kV發(fā)電機(jī)母線引接的電源互為備用。

為確保壩頂供電的可靠性，在壩頂設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī)組，作為大壩的保安電源。

綜上所述，所推薦的古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設(shè)備的工作電源一共有三回：從古學(xué)水電站兩臺(tái)發(fā)電機(jī)共用電壓母線上引接的10 kV電源；保留的壩頂35 kV施工電源；在壩頂配電房設(shè)置的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。

2.2 壩頂用電的接線

古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電共設(shè)置了兩臺(tái)降壓變壓器，互為備用，并設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī)組作為保安電源。壩頂用電采用單母線接線形式，其接線情況見圖1。

圖1 古學(xué)水電站壩頂用電接線圖

3 壩頂主要電氣設(shè)備的選擇

3.1 壩頂用電設(shè)備

古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設(shè)備主要為進(jìn)水口、泄洪閘等啟閉機(jī)設(shè)備，另外還有調(diào)流閥、門衛(wèi)室、壩頂配電房等用電負(fù)荷。根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)提供的資料，進(jìn)水口2-2×100 kN單向門機(jī)的起升機(jī)構(gòu)有4臺(tái)電機(jī)，但只有2臺(tái)會(huì)同時(shí)使用；壩頂1 250 kN固定卷?yè)P(yáng)式快速閘門啟閉機(jī)的起升機(jī)構(gòu)有3臺(tái)電機(jī)，但不會(huì)同時(shí)使用。壩頂用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 古學(xué)水電站壩頂用電負(fù)荷表

3.2 壩頂變壓器的選擇

根據(jù)古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設(shè)備性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)出其可能的最大負(fù)荷。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 古學(xué)水電站壩頂用電最大計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

對(duì)上述壩頂用電負(fù)荷考慮取負(fù)荷率和同時(shí)率均為1、網(wǎng)損率取1.05，計(jì)算出的壩頂可能最大負(fù)荷為：

Sjs=1.05×1×1×

=232.57(kVA)

故壩頂變壓器容量可選擇為250 kVA。

根據(jù)所選擇的壩頂變壓器容量、壩頂變壓器布置環(huán)境和壩頂接線方案，結(jié)合不同的電壓等級(jí)，壩頂變壓器選用環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，其性能參數(shù)見表3。

表3 古學(xué)水電站壩頂變壓器基本參數(shù)表

3.3 柴油發(fā)電機(jī)組的選擇

最終選定的古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設(shè)備的工作電源有從電站廠房取得的10 kV電源和保留的35 kV施工電源，兩回電源互為備用，供電可靠性較高。但為確保泄洪閘啟閉機(jī)的供電，壩頂所配柴油發(fā)電機(jī)容量可按1 250 kN固定卷?yè)P(yáng)式快速閘門啟閉機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行選擇。最終選擇的柴油發(fā)電機(jī)組為康明斯C150D5機(jī)組，其廠用功率為109 kW、備用功率為120 kW，功率因數(shù)為0.8。

3.4 壩頂?shù)蛪号潆娖恋倪x擇

根據(jù)古學(xué)水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設(shè)備數(shù)量和壩頂接線方案，最終確定壩頂?shù)蛪号潆娖翑?shù)量為4面，其中3面為進(jìn)線柜，1面為饋電柜。壩頂?shù)蛪号潆娖敛捎贸閷鲜降蛪洪_關(guān)柜，型號(hào)為MNS。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于引水式電站，通常電站廠房到首部樞紐大壩的距離比較遠(yuǎn)，在這種情況下，從廠房引兩回電源到大壩的供電方案從經(jīng)濟(jì)上考慮不合理、從技術(shù)上考慮可靠性不高。其壩頂用電設(shè)備的工作電源可以考慮從電站廠房取一回電源，并在大壩就近位置選取另一回電源，兩回電源互為備用。為確保大壩泄洪，還應(yīng)考慮設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為大壩的保安電源。

參考文獻(xiàn)：

[1] 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè) 電氣一次[M]. 北京：水利電力出版社，1982.

[2] 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院. 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 電氣一次部分[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，1996.