基獨河四級水電站電氣一次設(shè)計

楊明珍+唐成靜

摘 要：文章總結(jié)了基獨河四級水電站的電氣一次設(shè)計，就電站接入系統(tǒng)、電氣主接線、廠壩區(qū)用電、主要電氣設(shè)備選擇及布置、接地、照明等方面進行了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：基獨河四級水電站；電氣主接線；設(shè)備選擇；布置

1 概述

根據(jù)基獨河四級水電站的特點及接入系統(tǒng)要求，電氣一次設(shè)計以滿足技術(shù)先進、運行可靠、接線簡單、操作維護方便、投資省等要求。設(shè)計以適應(yīng)“無人值班，少人值守”的運行管理模式為基本原則。主要設(shè)備選用了目前國內(nèi)技術(shù)先進、可靠性較高、維護方便、并具有成熟運行經(jīng)驗的電氣設(shè)備，部分操作頻繁的重要設(shè)備采用了合資廠的元件，以保證電站安全運行。

2 電站接入系統(tǒng)方式及電氣主接線

按照云南省蘭坪縣電力系統(tǒng)規(guī)劃要求，基獨河梯級電站以一回110kV電壓等級接入兔蛾開關(guān)站?；毢铀募壦娬狙b機容量2×6.3MW，考慮二回110kV出線，一回接基獨河三級水電站（裝機容量2×10MW），導(dǎo)線型號LGJ-150，線路長約5km；另一回110kV出線接兔蛾開關(guān)站，導(dǎo)線型號LGJ-150，線路長約10km，將基獨河梯級電站的全部電力經(jīng)兔蛾開關(guān)站送入電力系統(tǒng)。

基獨河四級水電站裝機二臺，單機額定容量為6.3MW，發(fā)電機電壓為6.3kV，經(jīng)主變升壓至110kV系統(tǒng)。1#、2#發(fā)電機與一臺主變壓器采用擴大單元方式接線。110kV設(shè)備采用單母線接線，110kV有二回出。

3 廠用電及近區(qū)供電

3.1 廠用電

廠用電源取自兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行的6.3kV母線，廠用變壓器容量經(jīng)計算選擇為160kVA。廠用備用電源采用10kV系統(tǒng)，可利用10kV施工用電線路作為廠用備用電源，廠用備用變壓器容量為160kVA。在兩臺變壓器400V電壓側(cè)設(shè)置GQ1型雙投電源開關(guān)，進行明備用相互切換，保證廠用電源的可靠工作。

3.2 壩區(qū)供電

基獨河四級水電站工程電站至壩區(qū)距離較遠，超過了廠房400V供電的合理范圍，因此對壩區(qū)及生活區(qū)負荷采用10kV電壓供電，10kV供電電源采用基獨河四級電站至大壩10kV近區(qū)供電電源，近區(qū)配電變壓器型號S9-200/10，變比10.5/6.3kV，擔負取水口、前池和生活區(qū)用電負荷。

3.2.1 取水口供電

取水口配電變壓器型號S9-30/10，變比10/0.4kV，其400V配電屏布置于取水口閘室內(nèi)，分別對進水閘電機、沖沙閘電機、照明等壩區(qū)負荷進行供電。壩區(qū)設(shè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，其工頻接地電阻值要求≤4Ω，以保證人員及設(shè)備的安全。

3.2.2 前池供電

前池配電變壓器型號S9-50/10，變比10/0.4kV，其400V配電屏布置于前池閘室內(nèi)，分別對進水閘電機、沖沙閘電機、照明等壩區(qū)負荷進行供電。前池的接地網(wǎng)，其工頻接地電阻值要求≤4Ω。以保證人員及設(shè)備的安全。

4 短路電流計算

根據(jù)擬定的電氣主接線方案及電站接入系統(tǒng)原理圖，取基準容量Sj=100MVA，基準電壓Uj=Up，對系統(tǒng)阻抗和容量進行計算，并對基獨河四級電站作了三相短路電流計算，成果見表1。

5 主要電氣設(shè)備選擇

根據(jù)設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件及短路電流計算結(jié)果，結(jié)合電站地形狹窄的具體情況，本著技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便和留有裕度的原則，合理進行電氣設(shè)備的選擇。110kV配電設(shè)備選擇敞開式開關(guān)電器，6kV配電設(shè)備選擇固定式高壓成套開關(guān)設(shè)備；400V配電設(shè)備選擇抽屜式低壓成套開關(guān)設(shè)備。

發(fā)電機6.3kV側(cè)電壓、0.4kV低壓配電系統(tǒng)：根據(jù)電站所處環(huán)境的氣候條件，成套電氣設(shè)備均選用防護等級較高的封閉型結(jié)構(gòu)，發(fā)電機電壓配電裝置選用XGN2-10型固定式高壓開關(guān)柜；控制保護屏選用PK-10型微機監(jiān)控保護屏，廠用低壓配電屏選用GCS型抽屜柜，直流電源選用成套密封免維護鉛酸蓄電池直流電源柜。微機保護屏、直流屏和低壓配電屏都是雙面開門維修，柜體上下兩端有不同數(shù)量的通風(fēng)散熱槽孔，運行維護方便。由于是全封閉結(jié)構(gòu)，能有效防止異物進入柜內(nèi)造成的短路故障，并可防止人體接近帶電導(dǎo)體和運動部件，極大地提高了電氣設(shè)備運行的安全性和可靠性。

6 主要電氣設(shè)備布置

6.1 主副廠房電氣設(shè)備布置

本電站為地面式廠房，主廠房寬12.1m、長38.20m，機組間距11.5m。機旁屏（機組LCU屏、勵磁屏、剎車制動屏）靠廠房上游側(cè)布置。

發(fā)電機引出線采用6kV三芯電纜線引出至發(fā)電機配電裝置。廠房的上游側(cè)設(shè)置了高低壓配電裝置室，布置發(fā)電機電壓配電裝置XGN2-10型固定式成套高壓開關(guān)柜、勵磁變壓器、廠用變壓器、400V低壓配電設(shè)備。整個布置簡單、清晰、維護通道順暢。

6.2 中控室電氣設(shè)備布置

主廠房端部為中控室，中控室內(nèi)布置有控制臺、計算機監(jiān)控保護屏、載波通信設(shè)備。在中控室內(nèi)可確保運行人員工作環(huán)境美觀、舒適、寬敞、明亮。中控室與主廠房之間設(shè)有觀察窗以便于值班人員了解主機運行狀況。

6.3 升壓站布置

升壓站位于主廠房端部的中控室外側(cè)，根據(jù)進出線及預(yù)留要求，升壓站長46.65m、寬23m，電氣設(shè)備采用中型布置，隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等電氣設(shè)備均安裝在2.5m的支架上，保證了足夠的電氣安全距離。升壓站設(shè)有電纜溝和設(shè)備搬運及運行巡視的環(huán)形通道。

7 過電壓及接地設(shè)計

7.1 過電壓保護設(shè)計

（1）經(jīng)防雷計算，利用兩根12m高的構(gòu)架避雷針（每根避雷針總高度24.5m）即可對110kV戶外敞開設(shè)備構(gòu)成防直擊雷保護。

（2）為防止感應(yīng)雷及雷電侵入波沿架空線進入配電裝置而損壞電氣設(shè)備，在110kV線路上全線裝設(shè)避雷線。在升壓站每回110kV線路出口處均設(shè)有一組復(fù)合型氧化鋅避雷器作為防雷電侵入波過電壓保護。

為保護發(fā)電機免遭感應(yīng)雷的損壞，在發(fā)電機電壓母線上裝設(shè)了一組復(fù)合型氧化鋅避雷器。

（3）由于主變中性點絕緣為分級絕緣，主變中性點可直接接地或不接地運行?？筛鶕?jù)調(diào)度要求，主變中性點不接地運行時采用Y1W-73/200型氧化鋅避雷器配合棒-棒間隙（100～140mm可調(diào)）進行保護。由于本工程為大電流接地系統(tǒng)，采用主變中性點直接接地運行時，對電站安全可靠運行更有利。

（4）為了抑制發(fā)電機真空斷路器在關(guān)合時所產(chǎn)生的操作過電壓，在每臺發(fā)電機出口裝設(shè)了一組復(fù)合型氧化鋅避雷器。另外，為防止電磁式電壓互感器的鐵磁諧振過電壓，6kV母線電壓互感器二次線圈開口三角側(cè)裝設(shè)了消諧裝置。

7.2 接地設(shè)計

（1）在電站范圍內(nèi)設(shè)置了共用接地系統(tǒng)，使其兼有工作接地、保護接地、防雷接地及等電位連接接地的作用。電站工頻接地電阻按R≤0.5Ω設(shè)計。接地系統(tǒng)由廠房各層和尾水底板接地網(wǎng)組成。各部分間進行可靠地連接，構(gòu)成一個連接緊密的總接地網(wǎng)。

（2）主廠房、副廠房均為暗敷接地，接地干線采用-40×4的扁鋼，設(shè)備與接地干線的連接采用-40×4的扁鋼，接地帶均沿墻內(nèi)敷設(shè)。每一設(shè)備間至少引出兩個臨時接地端頭，端頭采用蝴蝶栓，并涂刷白漆，標明接地符號。接地按圖示方向上下連通，廠房內(nèi)接地網(wǎng)應(yīng)與壓力鋼管、混凝土鋼筋連成整體。

（3）升壓站均壓接地網(wǎng)選用-40×4的扁鋼，接地極采用2.5m長的角鋼，接地網(wǎng)埋深0.8m。到各設(shè)備的接地引線用-40×4的扁鋼。升壓站內(nèi)所有設(shè)備的基礎(chǔ)、支架均應(yīng)可靠接地（包括出線架、母線架）；升壓站均壓接地網(wǎng)應(yīng)與主廠房接地網(wǎng)相連。

（4）升壓站的防雷保護采用避雷針，避雷針的獨立接地網(wǎng)選用-40×4的扁鋼，接地極采用2.5m長的角鋼埋入地下。防雷接地網(wǎng)與避雷針的連線采用-40×4的扁鋼，避雷針的獨立接地網(wǎng)與主接地網(wǎng)分別設(shè)置，其引外接地線與主接地網(wǎng)相交處，避雷針的引外接地線埋深2m。

8 照明工程

電站設(shè)置工作照明和事故照明，工作照明由400V廠用低壓屏供電；正常時事故照明由交流供電，當失去交流電源時，由安裝于事故照明切換屏的切換裝置自動切換到直流電源供電，保證了照明系統(tǒng)供電的可靠性。

全廠照明采用380/220V交流TN-S系統(tǒng)供電，屋內(nèi)照明以工廠燈、熒光燈、壁燈等為主，部分場地狹小室內(nèi)選用了防觸電型吸頂燈。事故照明選用與工作照明燈具同型式的應(yīng)急燈具，同時在各功能間的主要出口、通道、樓梯等處設(shè)置醒目的應(yīng)急照明燈、疏散指示燈等。