馬馬崖一級水電站電氣接線及設(shè)備選型設(shè)計

陳丹燕，劉 濤，王 勇

(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)

1 工程概況

馬馬崖一級水電站位于北盤江中下游，總裝機容量558 MW，多年平均發(fā)電量為15.14億kW·h，水庫總庫容1.722億m3，正常蓄水位以下庫容1.365億m3，調(diào)節(jié)庫容0.307億m3，具有日調(diào)節(jié)性能。開發(fā)任務(wù)是以發(fā)電為主，航運次之。

2 接入系統(tǒng)

根據(jù)接入系統(tǒng)資料：馬馬崖一級水電站以220 kV一級電壓接入系統(tǒng)，出2回至白蠟220 kV變電所，新建線路長約2×41 km，導線截面2×240 mm2。為保證電站電力可靠送出，同時新建白蠟變～金州500 kV變電站第二回220 kV線路，新建線路長度約60.5 km，導線截面2×300 mm2。白蠟220 kV變電站擴建至馬馬崖一級220 kV出線間隔2個，至金州500 kV變電站220 kV出線間隔1個；金州500 kV變電站擴建至白蠟220 kV出線間隔1個。

3 電氣主接線

3.1 電氣主接線方案

電站裝機容量(3×180+1×18)MW，根據(jù)電站的動能特性、單機容量、臺數(shù)、電站接入系統(tǒng)電壓等級與回路數(shù)以及電站在系統(tǒng)中的地位，經(jīng)電氣主接線方案技術(shù)經(jīng)濟比較及規(guī)劃總院審查，電站電氣主接線方案如下：

發(fā)電機電壓側(cè)采用發(fā)電機—變壓器組單元接線，發(fā)電機出口裝設(shè)發(fā)電機斷路器。發(fā)電機中性點采用消弧線圈接地方式，消弧線圈按過補償方式運行，主變壓器中性點為經(jīng)隔離開關(guān)接地方式。220 kV出線側(cè)為三進兩出，采用雙母線接線。按系統(tǒng)審查意見要求，站內(nèi)預留1個出線間隔，在布置場地上亦留有相應的空間。

生態(tài)機組以13.8 kV接入1號發(fā)電機電壓母線，生態(tài)機組升壓變壓器布置在1號主變右側(cè)。

220 kV配電裝置采用SF6全封閉組合電器，接線可靠性較高、擴建方便、運行靈活，任意一臺斷路器檢修不影響對電力系統(tǒng)的連續(xù)供電，滿足電站調(diào)峰和適應電力系統(tǒng)各種運行方式的要求(見圖1)。

3.2 廠用電接線

電站廠用電采用公用電與自用電混合的供電方式，且采用10 kV和0.4 kV兩級電壓供電。全廠共設(shè)置3組高壓廠用變、3臺公自用變壓器、2臺照明變和2臺壩區(qū)變壓器，所有廠用變均選用非晶合金變壓器。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，每臺高壓廠用變的容量按3×1 000 kVA設(shè)置，3臺公自用變?nèi)萘堪? 000 kVA設(shè)置，2臺照明變選用有載調(diào)壓變壓器，其容量按200 kVA設(shè)置，2臺壩區(qū)變?nèi)萘堪?00 kVA設(shè)置。

圖1電氣主接線示意

從3臺大機組機端母線上各接1臺高壓廠用變壓器，組成10 kVⅠ段、Ⅱ段、Ⅲ段共3段母線，從施工變電所引來的10 kV外來電源接至第Ⅳ段母線上。4段母線之間均設(shè)有母聯(lián)開關(guān)，母聯(lián)開關(guān)設(shè)有備用電源自投裝置。外來電源與取自機組的廠用電源之間也設(shè)有備自投裝置。

公自用0.4 kV廠用電系統(tǒng)、照明供電系統(tǒng)和壩區(qū)0.4 kV配電系統(tǒng)均采用單母線分段接線，兩段母線之間設(shè)置備用電源自投裝置。另外，為了確保大壩安全，在壩區(qū)設(shè)置800 kW柴油發(fā)電機組，作為大壩保安及黑啟動備用電源。

從小機組機端母線上引接1臺廠用變壓器至10.5 kVⅣ段 4SM作為全廠廠用電備用電源。2臺照明變電源分別從10 kV Ⅰ段、Ⅲ段母線引至，3臺廠內(nèi)公/自用電及中控樓廠用電變壓器電源分別從10 kVⅠ段、Ⅱ段、Ⅲ段母線引至。從10.5 kVⅡ段 2SM、10.5 kVⅣ段 4SM各引接一回電源組成10.5 kV VI段 6SM、10.5 kV VI段 7SM壩區(qū)用電母線，兩段母線之間設(shè)有母聯(lián)開關(guān)。2臺400 V壩區(qū)用電變壓器電源分別從10.5 kV VI、10.5 kV VI段兩母線引至(見圖2)。

圖2廠用電接線示意

4 主要電氣設(shè)備選擇

4.1 水輪發(fā)電機

電站裝設(shè)3臺180 MW的三相、立軸、半傘式、空冷、同步發(fā)電機。水輪發(fā)電機型號為SF180—48/12800，額定容量180 MW/205.7 MVA，額定電壓13.8 kV，額定電流8 605.8 A，額定頻率50 Hz，功率因數(shù)cosφ=0.875(滯后)，發(fā)電機效率≮98%，中性點接地方式為經(jīng)消弧線圈接地。

4.2 主變壓器

電站主變壓器額定容量210 MVA，額定電壓242±2×2.5%/13.8 kV，調(diào)壓方式為高壓側(cè)無載調(diào)壓，額定頻率50 Hz，空載電流0.1%，阻抗電壓14%～16%，連接組別為YNd11，極性為負極性，中性點接地方式為經(jīng)隔離開關(guān)直接接地。

4.3 220kV GIS

220kV GIS 額定電壓252 kV，額定電流3 150 A，額定峰值耐受電流125 kA，額定短時耐受電流及其額定持續(xù)時間50 kA(3 s)，額定雷電沖擊耐受電壓(峰值)1 050 kV，相對地、相間950 kV，斷口1 050 kV；額定1 min工頻耐受電壓(有效值)460 kV，相對地、相間395 kV，斷口460 kV。

5 電氣設(shè)備布置

廠房布置在左岸岸邊地下，由主廠房洞室和主變洞室組成，通過交通洞及母線洞相互連接。水輪發(fā)電機組布置在主廠房洞室內(nèi)，主變壓器在主變洞室內(nèi)，分上下兩層布置，電氣副廠房共4層(包括電纜夾層)。勵磁變、高壓廠變、發(fā)電機出口斷路器、負荷開關(guān)柜、10 kV高壓開關(guān)柜、13.8/10 kV高壓廠變相應地布置在EL511.80 m高程1、2、3號母線洞內(nèi)。0.4 kV低壓配電盤及10/0.4 kV廠用變布置在右端副廠房(EL521.00 m高程)；220 kV GIS開關(guān)站及出線設(shè)備布置在中控樓右端GIS室(EL605.00 m高程)。

電站壩區(qū)與廠房相距較遠，設(shè)置壩區(qū)變電站。為保證供電可靠，設(shè)10 kV變壓器2臺。同時，設(shè)置1臺800 kW柴油發(fā)電機組作為大壩的保安備用電源。壩區(qū)變電站內(nèi)設(shè)有：10 kV開關(guān)柜與變壓器室、0.4 kV開關(guān)柜與二次屏室、柴油發(fā)電機室、儲油室、值班室等。

6 結(jié) 語

本工程設(shè)計中，充分考慮工程特點及其在電網(wǎng)中的作用，經(jīng)過詳細技術(shù)經(jīng)濟比較選定電氣主接線方案、廠用電接線方案，經(jīng)過詳細計算選擇電氣設(shè)備，并進行布置，得到了評審專家的認可。