大型水電站施工用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析與預(yù)防措施

王 剛，史寶平，王 偉，薛萬(wàn)軍

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川省成都市 610051）

1 工程概況

該大型水電站位于四川省涼山彝族自治州西昌市、鹽源縣的交界處，是繼錦屏二級(jí)水電站之后，錦屏一級(jí)水電站的又一補(bǔ)償電站。是雅礱江水電基地下游卡拉至江口河段規(guī)劃的5個(gè)梯級(jí)電站之一。根據(jù)地理位置和國(guó)家電網(wǎng)的輸電規(guī)劃，大型水電站與錦屏一、二級(jí)水電站作為一組電源，通過(guò)西昌平臺(tái)供電川渝及華東。裝機(jī)容量達(dá)到240萬(wàn)千瓦，多年平均發(fā)電量約118.7億kWh。工程靜態(tài)投資約160億元。工程主體建設(shè)工程包括地下廠房和碾壓混凝土大壩。

該水電站永久施工用電工程主要包括電源引接系統(tǒng)和場(chǎng)內(nèi)供電系統(tǒng)。作為施工必要條件，水電站施工用電網(wǎng)絡(luò)（以下簡(jiǎn)稱施工電網(wǎng)）是水電站建設(shè)前期必須完成的工作之一[1-3]。電源引接系統(tǒng)包括施工現(xiàn)場(chǎng)一座110kV中心變電站、32km110kV馬官線（西昌馬道變電站—大型中心變電站）和110kV馬道變電站出線間隔擴(kuò)建工程。變電站安裝兩臺(tái)型號(hào)為SSZ10-20000/110三相三圈（110/35/10kV）有載調(diào)壓充油自冷電力變壓器。110kV馬官線為單回線路設(shè)計(jì)，總長(zhǎng)32.319km。馬道變電站擴(kuò)建該間隔作為大型110kV施工用電引入點(diǎn)，新增SF6斷路器等設(shè)備。

場(chǎng)內(nèi)供電系統(tǒng)包括施工現(xiàn)場(chǎng)兩座35kV變電站，分別安裝兩臺(tái)SC10-16000/35和兩臺(tái)SC10-1600/35三相雙線圈風(fēng)冷干式變壓器。供電線路為19km的35kV線路和13km的10kV線路。

2 工程設(shè)計(jì)不足之處及處理建議

2.1 場(chǎng)內(nèi)供電系統(tǒng)未設(shè)計(jì)必要的公用線路

許多水電施工供電系統(tǒng)僅考慮變電站及其電源引入建設(shè)，不考慮引變電站出線建設(shè)問(wèn)題，施工單位直接從出線柜引接電源。大型施工用電工程初步設(shè)計(jì)也未考慮引出線建設(shè)問(wèn)題，后來(lái)發(fā)現(xiàn)一些工期較短或負(fù)荷較小的用戶自行架設(shè)的線路安全標(biāo)準(zhǔn)較低，經(jīng)常出現(xiàn)倒桿、接地和相間短路等故障，導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。為此，在場(chǎng)內(nèi)供電系統(tǒng)工程完工后，又架設(shè)了13km的10kV公用線路，除一些臨時(shí)工程和小用戶的用電可以直接接在公用線路上外，還可作為其他較大工程項(xiàng)目必要的備用電源。這樣使工區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單化，減少電網(wǎng)事故的發(fā)生。除此之外，將變電站的10kV出線柜均增加了引出線，供工期長(zhǎng)且負(fù)荷大施工單位使用。這樣施工單位可以不需要進(jìn)入變電站，直接從出線構(gòu)架上引接負(fù)荷，也便于變電站內(nèi)的正常管理。

所以，施工電源工程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體情況考慮變電站的引出線和電網(wǎng)公用線路建設(shè)，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全，促進(jìn)工程順利進(jìn)展。

2.2 中心變電站35kV高壓配電室通風(fēng)孔設(shè)計(jì)位置過(guò)高

中心變電站35kV系統(tǒng)開關(guān)采用為SF6斷路器，SF6氣體比空氣重。35kV配電室通風(fēng)設(shè)計(jì)將排風(fēng)扇設(shè)計(jì)在較高的位置上，因氣體泄漏或其他原因使集聚在地面附近的SF6氣體難以通過(guò)排風(fēng)扇排向室外。施工完成后在靠近配電室地面的位置增加排風(fēng)孔。這也是在進(jìn)行設(shè)計(jì)和審查技術(shù)文件工作中忽視行業(yè)規(guī)范的一例。

2.3 埋設(shè)的高壓電纜受損

高壓電纜敷設(shè)后應(yīng)及時(shí)裝設(shè)標(biāo)志牌。在大型施工用電的設(shè)計(jì)圖中未考慮此問(wèn)題，施工單位埋設(shè)電纜后也沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志。當(dāng)其他單位在埋設(shè)的電纜附近施工時(shí)損傷了高壓電纜，所幸電纜尚未帶電，沒(méi)有危及人身安全，電纜受損不嚴(yán)重，稍加處理就恢復(fù)了正常使用。所以，除了現(xiàn)場(chǎng)施工和管理人員嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)規(guī)程規(guī)范外，深入細(xì)致的設(shè)計(jì)工作也是確保施工安全和設(shè)備安全的重要環(huán)節(jié)。

2.4 金屬門窗和樓梯未接地

設(shè)計(jì)中未考慮將變電站金屬門窗、鋼樓梯與接地網(wǎng)可靠連接，土建工程完工后進(jìn)行補(bǔ)救時(shí)，只有在金屬門窗和鋼樓梯的表面，用金屬線重新與接地網(wǎng)相連，雖然達(dá)到接地效果，但影響美觀。

3 電氣設(shè)備采購(gòu)中出現(xiàn)的問(wèn)題及整改措施

3.1 部分設(shè)備尺寸與現(xiàn)場(chǎng)尺寸不對(duì)應(yīng)

中心變電站10kV母線橋是配電室墻壁與配電柜之間的防護(hù)遮欄。由于供貨廠家原因使母線橋尺寸短20cm，到現(xiàn)場(chǎng)后無(wú)法安裝而又急需供電，無(wú)奈之下將裸露的母線用絕緣材料包扎，并做好其他安全防護(hù)措施后先行送電，之后利用停電機(jī)會(huì)用20×20槽鋼續(xù)接后方正常運(yùn)行。

在安裝35kV開關(guān)柜母排時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分母排過(guò)短且螺孔錯(cuò)位，最后只有在現(xiàn)場(chǎng)重新加工?，F(xiàn)場(chǎng)的加工條件終究是有限的，處理起來(lái)費(fèi)時(shí)又費(fèi)事，而且整體效果不甚理想。

造成尺寸錯(cuò)誤和螺孔錯(cuò)位的主要原因是廠家在設(shè)備出廠前未進(jìn)行組裝。所以，對(duì)于一些在出廠前必須進(jìn)行組裝和調(diào)試的項(xiàng)目，應(yīng)引起業(yè)主的重視，防止廠家簡(jiǎn)化或省略必要的工序。

3.2 個(gè)別生產(chǎn)廠家供貨不及時(shí)影響工程進(jìn)度

在采購(gòu)大型中心變電站10kV和35kV高壓開關(guān)柜過(guò)程中，由于廠家供貨遲緩，最后一批設(shè)備到場(chǎng)較合同工期拖延了3個(gè)多月，給業(yè)主的工作協(xié)調(diào)和承包商施工安排帶來(lái)極大的影響。

所以，能否選擇到信譽(yù)高、管理水平高的生產(chǎn)廠家，也對(duì)工程管理成本和工程進(jìn)度有直接的影響。當(dāng)然，正確選擇設(shè)備廠家也離不開深入細(xì)致的調(diào)研工作。

4 設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)的問(wèn)題及整改建議

大型水電站施工用電工程自投運(yùn)以來(lái)，沒(méi)有發(fā)生因設(shè)備故障引發(fā)的大范圍停電事故和人身傷亡事故，但在運(yùn)行的兩年多時(shí)間里，仍因設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生一些故障。

4.1 中心變電站10kV母線TV柜避雷器爆炸導(dǎo)致母線短路

2006年7月8日晚10時(shí)許，因10kV供電線路接地故障引起10kV避雷器擊穿爆炸，導(dǎo)致母線10kV 母線三相短路。事故主要原因是微機(jī)消諧裝置未對(duì)基波諧振進(jìn)行消諧，致使接地故障引發(fā)諧振過(guò)電壓，伴隨線路有間歇電弧接地過(guò)電壓，導(dǎo)致避雷器頻繁動(dòng)作和過(guò)熱。又因避雷器為組合式，相間距較小，電弧造成三相短路，引發(fā)爆炸。而10kV系統(tǒng)無(wú)母線保護(hù)，只能由主變壓器后備保護(hù)動(dòng)作跳開母線進(jìn)線斷路器，所以短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，母線電壓互感器開關(guān)柜體燒損嚴(yán)重。隨后聯(lián)系廠家進(jìn)行處理，并建議廠家將組合式避雷器改為分相式，以增大相間距，避免電弧引起造成三相短路。

由于微機(jī)消諧裝置無(wú)法消除工頻諧振過(guò)電壓，運(yùn)行維護(hù)單位暫時(shí)在電壓互感器開口三角電壓Uo處并聯(lián)一100W燈泡作為消諧措施。根據(jù)廠用電10kV諧振產(chǎn)生的機(jī)理，為徹底消除此諧振過(guò)電壓，可以加裝一種基于DSP 的新型智能消諧裝置，它能夠有效地消除廠用電中由于TV與對(duì)地電容所產(chǎn)生的基波諧振進(jìn)行消諧，而且該裝置控制簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)于10kV配電系統(tǒng)非常實(shí)用。

4.2 110kV大型中心變電站VQC主板燒壞

VQC是電壓無(wú)功智能控制裝置，用于110kV中心變電站補(bǔ)償電容器的控制。正常運(yùn)行時(shí)VQC裝置是不工作的，其使用壽命應(yīng)該很長(zhǎng)。但實(shí)際在投入運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，就發(fā)現(xiàn)VQC主板燒壞，令人感到蹊蹺。

經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在VQC裝置供電電源上。設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)電容器的保護(hù)動(dòng)作信號(hào)電壓為220V，而VQC板廠家提供的動(dòng)作信號(hào)電壓卻是24V。電壓等級(jí)不對(duì)應(yīng)是燒壞VQC裝置的直接原因，但在投運(yùn)前的調(diào)試中為什么沒(méi)有發(fā)生VQC主板燒壞現(xiàn)象呢？究其原因，可能VQC主板抗載能力較強(qiáng)且通電時(shí)間較短的緣故。

導(dǎo)致VQC主板燒壞的原因主要是廠家未按設(shè)計(jì)電源電壓供貨，其次是施工單位安裝時(shí)只是按照設(shè)計(jì)圖紙施工，忽視了電源電壓與設(shè)計(jì)工作電壓的一致性。

5 結(jié)束語(yǔ)

雅礱江大型水電站施工用電工程從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工到投入運(yùn)行和竣工驗(yàn)收，是國(guó)內(nèi)大型水電站都需要經(jīng)歷的一個(gè)過(guò)程，希望通過(guò)本文對(duì)其他施工用電工程建設(shè)有所參考或借鑒。

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