觀音橋水電站主要電氣設(shè)備防震抗震設(shè)計

陳丹燕，王 勇，劉 濤

（中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州貴陽550081）

觀音橋水電站主要電氣設(shè)備防震抗震設(shè)計

陳丹燕，王 勇，劉 濤

（中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州貴陽550081）

從主要電氣設(shè)備配置、設(shè)計原則、設(shè)備布置及安裝工藝質(zhì)量介紹了觀音橋水電站主要電氣設(shè)備的防震抗震設(shè)計；從電源、事故應(yīng)急照明設(shè)備等方面說明了應(yīng)急設(shè)備的配置及其管理要求。表1個。

水電站；電氣設(shè)備；防震抗震；設(shè)計；配置

1 工程概況

觀音橋水電站位于四川省阿壩州金川縣觀音橋鎮(zhèn)，系綽斯甲河干流（曾克寺～麥斯卡段）水電規(guī)劃“一庫四級”（上寨、蒲西、綽斯甲、觀音橋）自上而下的第四級水電站，距馬爾康縣約68km，距成都市約437km。電站裝機容量180MW（3×60 MW），另有6.5MW（2×3.25MW）生態(tài)流量機組，總裝機容量186.5MW。與上游上寨水庫聯(lián)合運行，多年平均發(fā)電量7.948億kW?h，裝機年利用小時4415h。

2 主要電氣設(shè)備配置

電站總裝機容量為3×60MW（大機）＋2× 3.25MW（生態(tài)機），采用220kV電壓等級接入系統(tǒng)，配置的主要電氣設(shè)備包括：

（1）3臺60MW水輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)備、2臺3.25MW生態(tài)機組及其附屬設(shè)備。

（2）1臺80MVA三相三繞組強迫油循環(huán)水冷變壓器及其附屬設(shè)備、2臺75MVA三相雙繞組強迫油循環(huán)水冷變壓器及其附屬設(shè)備、1臺10MVA三相雙繞組自冷變壓器。

（3）3套發(fā)電機主引出及中性點引出設(shè)備。

（4）4個220kVGIS斷路器間隔、1個220kV GIS電壓互感器、避雷器間隔及2套220kV出線設(shè)備。

（5）3套10.5kV負荷開關(guān)柜、勵磁變及2套高壓廠變設(shè)備。

（6）1套10kV及400V廠用電設(shè)備。

（7）1臺1000kW廠區(qū)用柴油發(fā)電機組及1臺630kW壩區(qū)用柴油發(fā)電機組。

3 主要電氣設(shè)施及設(shè)備抗震設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

電站所處的地理位置地震烈度為7度，屬中高等烈度，重要一次設(shè)備及設(shè)施包括發(fā)電機、變壓器、封閉母線、220kV設(shè)備和GIS出線設(shè)備及廠用電設(shè)備等，其設(shè)計及選型均按7度及以上要求進行，以確保地震災(zāi)害發(fā)生過程中設(shè)備的安全以及運行值守人員的人身安全。

動力電纜均選用金屬鎧裝型電纜，電纜及電線均穿管敷設(shè)以防止地震時被切斷。對于重要一次設(shè)備及設(shè)施的布置，除滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求外，還按滿足地震災(zāi)害發(fā)生情況下人員安全撤離通道的通暢、緊急情況下對相關(guān)設(shè)施及設(shè)備的現(xiàn)場控制操作與處理，以避免、避開二次災(zāi)害的發(fā)生。

對于有防震、隔振要求的設(shè)施及設(shè)備，應(yīng)注意地震強烈震動對連接件、電氣構(gòu)件的影響及損毀；對于可能發(fā)生諧振的設(shè)施及設(shè)備，應(yīng)研究在地震災(zāi)害發(fā)生情況下，如何避免并防止設(shè)備、連接件和建筑結(jié)構(gòu)之間發(fā)生諧振現(xiàn)象。

3.2 設(shè)備布置

電站廠房為地面式廠房，分主廠房和上副廠房。主要電氣設(shè)備布置在上副廠房：隔離變、發(fā)電機出口斷路器、負荷開關(guān)柜及10.5kV高壓開關(guān)柜布置在EL2482.80m高程；0.4kV低壓配電盤及10／0.4kV廠用變布置在EL2490.70m高程；3臺主變及中性點設(shè)備布置在上游副▽2502.00m層的主變室，220kVGIS布置在GIS室（▽2515.50m）；壩區(qū)變電所布置于生態(tài)廠房附近平臺。

3.3 安裝工藝質(zhì)量

主要包括設(shè)備的就位與固定（如主變壓器的安裝取消鋼輪并固定在基礎(chǔ)上）；型材、板材、鋼結(jié)構(gòu)件、支吊架及管道等的裝配、連接與焊接；設(shè)備基礎(chǔ)、電纜橋架、出線構(gòu)架及桿塔的安裝；電線電纜的敷設(shè)與配線連接等；均按滿足地震抗震烈度要求考慮，GIS設(shè)備按8度設(shè)防。

設(shè)備的支架、吊架均要求具有足夠的剛度和強度，其與建筑結(jié)構(gòu)有可靠的連接和錨固，使設(shè)備在遭遇設(shè)防烈度地震影響時不致跌落及損壞。

管道、設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)間的連接允許二者間有一定的相對變位。如封閉母線每隔25～30m加裝伸縮節(jié)，GIS每個間隔主母線加裝波紋管，主變儲油柜采用內(nèi)置式波紋儲油柜，高壓電纜采用蛇形布置，埋管過混凝土伸縮縫采用套管，接地扁鋼過混凝土伸縮縫處作“Ω”形處理等。

主要電氣設(shè)施及設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝工藝質(zhì)量等，均要求確保在地震基本烈度小于7度的地震災(zāi)害發(fā)生過程中，不得發(fā)生危及設(shè)備本身安全以及危及人身安全的有害變形。

4 應(yīng)急設(shè)備的配置及其管理要求

4.1 電 源

4.1.1 交流電源

廠用電采用兩級電壓供電，設(shè)置10.5kV高壓廠用變壓器作為一級電壓供電設(shè)備，設(shè)置10.5／0.4 kV低壓變壓器作為二級電壓供電設(shè)備。受電負荷主要分為：廠房部分負荷、大壩部分負荷和生活區(qū)負荷。

廠用電源分別從1、3號機發(fā)電機母線上引接，設(shè)置2臺三相干式廠用變壓器，用共箱母線聯(lián)接；另設(shè)1臺柴油發(fā)電機作為廠房應(yīng)急電源。從主廠房2號機發(fā)電機母線上引接一回電源至壩區(qū)用電，另由施工變電站引接一回電源作為壩區(qū)及生態(tài)廠房的備用電源。從生態(tài)機組發(fā)電機電壓母線上引出兩回電源，一回至壩區(qū)備用、一回至生態(tài)廠房廠用電；在1、3號機發(fā)電機電壓母線上分別留有引接辦公區(qū)及生活區(qū)配電變壓器的10.5kV間隔。為防止220kV母線故障引起全廠失電，從施工變電站引接10kV電源接至廠房作為廠用備用電源。

綜上，電站廠房與壩區(qū)均設(shè)置有3個應(yīng)急電源，在發(fā)生全廠性失電或發(fā)生地震災(zāi)害的過程中可隨時向重要設(shè)施或設(shè)備提供應(yīng)急電源。

4.1.2 直流電源

對電站正常情況下的控制操作電源、各類事故情況下的操作應(yīng)急電源以及全廠性交流失電時的事故照明應(yīng)急電源，將進行統(tǒng)籌考慮、統(tǒng)一設(shè)置，在發(fā)生地震災(zāi)害時，即使全廠性交流失電，亦能確保相關(guān)設(shè)備的應(yīng)急控制操作及事故照明用電。

（1）主廠區(qū)重要機電設(shè)備的正?？刂撇僮饕约案黝愂鹿是闆r下的應(yīng)急控制操作（含全廠性交流失電、地震災(zāi)害等）均采用DC220V工作電源，計算機采用逆變電源供電。廠區(qū)在主廠房及開關(guān)站內(nèi)分別各設(shè)置1套DC220V／600Ah閥控式鉛酸蓄電池組，容量按事故負荷持續(xù)1h計算，滿足設(shè)備的操作控制、事故照明、一般事故負荷以及計算機逆變電源的需要；充電浮充電裝置均采用微機型智能高頻開關(guān)電源。2套直流電源系統(tǒng)設(shè)備互為熱備用。

（2）生態(tài)小機組廠房重要機電設(shè)備的正?？刂撇僮饕约案黝愂鹿是闆r下的應(yīng)急控制操作（含全廠性交流失電、地震災(zāi)害等）均采用DC220V工作電源，計算機采用逆變電源供電。在生態(tài)小機組廠房內(nèi)設(shè)置1套DC220V／300Ah閥控式鉛酸蓄電池組，容量按事故負荷持續(xù)1h計算，滿足生態(tài)小機組廠房及壩區(qū)設(shè)備的操作控制、通信、事故照明、一般事故負荷的需要；充電浮充電裝置均采用微機型智能高頻開關(guān)電源。

4.1.3 通信應(yīng)急電源

（1）本電站廠內(nèi)通信設(shè)備采用直流－48V電源供電，在通信機房內(nèi)設(shè)置2套微機型智能高頻開關(guān)通信電源裝置，2套閥控式鉛酸蓄電池組，雙重化配置設(shè)計，互為熱備運行，以提高通信設(shè)備供電電源的可靠性，確保地震災(zāi)害發(fā)生過程中向相關(guān)通信設(shè)備提供應(yīng)急工作電源、保障有關(guān)通信信息的正常發(fā)送，全廠性交流失電情況下可獨立運行4h以上。

（2）本電站廠內(nèi)通信設(shè)備計算機維護管理終端工作電源采用逆變器（旁路加逆變，可避免選用UPS而增加投資和維護工作量）輸出的AC220V50 Hz不間斷電源供電，由通信機房內(nèi)的－48V蓄電池提供直流備用電源逆變?yōu)锳C220V50Hz交流電供電。

（3）壩區(qū)、生態(tài)小機組通信設(shè)備采用直流－48V供電，由二次直流電源系統(tǒng)經(jīng)DC／DC轉(zhuǎn)換后提供，作為事故情況下壩區(qū)及生態(tài)小機組通信設(shè)備的應(yīng)急工作電源。

（4）在生活營地配置1套－48V／100A高頻開關(guān)電源和1組－48V／200Ah閥控式密封鉛酸蓄電池。

（5）電站綜合信息發(fā)布系統(tǒng)和衛(wèi)星地面站通信電源由廠家配套提供，并可使用通信逆變電源。

4.2 事故應(yīng)急照明設(shè)備

電站照明種類分為工作照明、事故照明、誘導(dǎo)照明、室外及道路照明。事故照明按規(guī)范要求布置于各重要工作地點，誘導(dǎo)照明布置于各主要樓梯口及通道口。

事故照明箱接在事故照明盤上，事故照明盤有三路進線電源，兩路交流電源分別由400V兩段母線引來，第三路由廠房DC220V直流盤引來。交直流電源間設(shè)置交直流自動切換開關(guān)，正常情況下事故應(yīng)急照明由交流供電，當發(fā)生全廠交流失電的事故時將自動切換至直流供電。

廠房主機間、主變室、GIS室、安全疏散通道及其他重要部位（如中央控制室等）均設(shè)置事故應(yīng)急照明燈具，正常情況下采用AC220V50Hz電源作為其工作電源，當全廠交流失電情況下則采用DC220V作為其事故照明應(yīng)急電源。

壩區(qū)變電所設(shè)置自帶蓄電池的事故應(yīng)急照明燈具，正常情況下采用AC220V50Hz電源作為其充電電源，當壩區(qū)變電所交流失電時，應(yīng)急照明燈具自帶蓄電池放電工作，提供變電所事故照明（見表1）。

表1 廠內(nèi)照明主要場所最低照度值

責(zé)任編輯 吳 昊

2015－03－17

陳丹燕（1981－），女，工程師，主要從事水電站電氣設(shè)計工作。E_mail：cdygxdx＠126.com