肯斯瓦特水電站高壓配電裝置布置方案的探討

王衛(wèi)峰 王富強

【摘 ?要】本文論述水電站高壓配電裝置布置時，應考慮的基本主要因素及需結合電氣主接線的形式特點、電站地形、水工設施的總體布置，合理布置電氣設備。文章中通過具體實際工程項目方案分析說明：主變壓器、110kV GIS開關站等設備布置，總體布置設計要點，并提出水電站電氣布置時應注意事項。供有關設計人員參考。

【關鍵詞】高壓配電裝置;布置;方案;探討

Abstract：In this paper，the basic factors that should be taken into account when the layout of high-voltage power distribution equipment of hydropower station are discussed，and combined the general layout of power station terrain and hydropower facilities with the form of electrical main wiring to arrange the electrical equipment reasonably.The main transformer，110kv GIS switch station，overall arrangement design and other equipment layout are analyzed through a specific project program in this paper.The announcements of the design of the hydropower station should be considered for the designers.

Keyword：High-voltage equipment ?Arrangement ?Project program ?Discussion

1工程概況

肯斯瓦特水利樞紐工程位于新疆瑪納斯河上，是兵團最大的水利樞紐工程，水庫壩址位于瑪納斯河干流與支流清水河匯合口以下550m處，距下游已建的瑪納斯河一級電站引水渠首2km。距離石河子市78km，距離烏魯木齊市228km。

工程是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電的大Ⅱ型水利工程，總庫容1.88億m3，控制灌溉面積316.3萬畝，電站總裝機容量（1×10+3×30）MW，最大水頭121.67m，最小水頭84.33m，額定水頭95m;裝機容量10MW，單機供水，發(fā)電流量11.86m3/s，年均發(fā)電量2.703億kW.h。

2 水電站電氣主接線

水電站電氣主接線：

電站共4臺機組，總容量為100MW，發(fā)電機出口電壓10.5kV;變壓器兩臺容量為1×50 MVA和1×75MVA，電壓為121/10.5kV;兩臺機組分別與主變壓器接成擴大單元接線。110kV側母線接成單母線分段接線。詳見“水電站電氣主接線圖”圖一。

3 水電站樞紐部分電氣設備的布置特點

水電站工程樞紐電氣設備的布置主要是對電站主、副廠房、中央控制室、主變壓器和開關站的相對位置作技術性的合理布置。樞紐電氣布置時，應結合電站實際地形、地貌，水工建筑物、各部分廠區(qū)功能、用途等進行設備場地的布置。

（1）考慮水電站長期安全運行要求。樞紐電氣布置應保證運行可靠，便于正常維護巡視，減少事故和故障的發(fā)生。

（2）必須與水電站的電氣主接線形式、機組臺數(shù)、機組容量等統(tǒng)籌考慮。

（3）必須結合考慮水電站初期發(fā)電及分期過渡的布置方案。

（4）主變壓器和開關站場地地設計防洪標準與主廠房一致。進廠通道地面的高程應盡量高于尾水最高洪水位。

（5）電氣裝置的安全凈距、通道與圍欄尺寸等均應符合國家標準GB50060-2008《3～110kV高壓配電裝置設計規(guī)范》的要求，此外，在消防設計方面還應符合防火規(guī)范的要求。

（6）在符合上述要求的情況下，電氣裝置應盡量做到緊湊集中，連接的導體以減少電能損耗和降發(fā)生故障的機率。

（7）電氣設備布置時，也要根據(jù)電站所處地形條件、水工建筑物布置，做到整體的經(jīng)濟合理。

4 水電站主變壓器布置方式

壩后式廠房水電站的主變壓器布置方式：

（1）主變壓器布置在廠壩間靠主廠房側，高壓側可通過壩坡作為掛點引至開關站。此布置方式清晰，發(fā)電機電壓母線最短;注意主變與建筑部分防火設計要求。

（2）主變壓器布置在廠壩間靠主廠房側，高壓側設備戶內(nèi)布置在二層開關站，110kV出線設置到副廠房頂上，通過鋼構架塔至終端鐵塔引出線路。此布置方式清晰，發(fā)電機電壓母線最短，便于110kV架空進、出線引出設計;注意主變與建筑部分防火設計要求。

（3）主變壓器布置在尾水平臺上，高壓側出線可利用廠房下游側墻埋設掛點引至至開關站。此布置可能增加尾水平臺的混凝土量;注意主變與建筑部分防火設計要求。

肯斯瓦特水電站為壩后式電站，主變壓器布置在廠壩間靠副廠房側，110kV出線高壓側通過在發(fā)電洞坡上立設輸電線路終端鐵塔引出線路，如下圖示二、三、四。

特點：主變壓器布置場地較大，充分利用廠房、壩間和廠房、發(fā)電洞間的空曠區(qū)域布置，設備布置緊湊，綜合造價低。

水電站主變壓器布置注意事項：

（1）主變壓器的布置應使其盡量靠近發(fā)電機以減少大電流母線長度，從而減少電能損耗，也可降低事故機率。

（2）主變應有運輸通道，應鋪設軌道，可將變壓器運入主廠房安裝間進行檢修。應按主變壓器的尺寸考慮軌道寬度、千斤頂位置、拉錨位置等。

（3）主變安裝位置下面設貯油坑，大小超過變壓器外輪廓尺寸1m，深度考慮鋪填卵石后，

能容變壓器油量的20%，坑底設油管可將油輸至事故集油池。公共集油池的容量，按最大的一臺充油電氣設備的全量確定。

（4）主變?nèi)萘枯^小時，不設水噴霧滅火裝置，主變附近應設消火栓。

（5）油量為2500kg以上的油浸式變壓器之間，防火間距不應小于下列規(guī)定：

110kV兩臺主變之間距離均超過8m，故中間不設防火墻;兩臺主變距10kV高壓開關室距離較近，故中間設防火墻。

（6）主變器的瓦斯繼電器側宜適當墊高，使形成1.5%的坡度，以利瓦斯氣體流動。

（7）不宜將主變壓器布置于跨越水工建筑物的伸縮或沉陷縫處。

5 110kV開關站的布置

對于地形較開闊的廠房水電站，開關站應盡量靠近主變壓器布置，以便于運行合理。

肯斯瓦特水電站為壩后式電站，通過方案比較，110kV GIS全封閉組合電器戶內(nèi)布置，占地面積小;抗暴風雪、抗污濁、抗震好;運行維護方便。因此，采用110kV配電裝置用GIS全封閉組合電器，共九個間隔，包括110kV母線電壓互感器間隔。

110kV開關站采用戶內(nèi)GIS設備，布置特點：設備間總體布置緊湊，綜合造價低。

如下圖示五、六。

6 結論

水電站高壓配電裝置布置時，應充分結合電氣主接線的形式特點、電站區(qū)域地形、水工建筑設施的總體布置特點，合理的進行變壓器設備、110kV升壓站、10kV配電設備電氣設備布置;應該進行多方案的技術、經(jīng)濟論證比較，要以現(xiàn)有的電氣基礎資料為依據(jù)，細致的進行設計。

參考文獻：

[1] 《電力工程電氣設計手冊》第一冊 電氣一次部分 水利電力部西北電力院 編 2009年。

[2] 《水電站機電設計手冊》 電氣一次部分 水利出版社 編 1982年。

[3] 《中小型水電站電氣設計手冊》 許建安主編 中國水利出版社 ?2002年。

作者簡歷：

王衛(wèi)峰，1968年9月8日，男，50歲，漢族，陜西省藍田縣，職稱：高級工程師，技術職務：院專業(yè)副總工;文化程度本科，從事電力工程設計工作，30年。

王富強 23歲，男，專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動化。