水利水電工程大壩樞紐配電設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討

張廣輝

摘要：針對(duì)水利水電工程大壩樞紐配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了探討，從負(fù)荷等級(jí)的確定、主接線形式的選擇和系統(tǒng)接地問(wèn)題幾個(gè)方面進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷等級(jí) 主接線 系統(tǒng)接地

水利水電工程設(shè)計(jì)中泄洪系統(tǒng)啟閉機(jī)屬于一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，泄洪啟閉機(jī)供電電源在泄洪時(shí)一旦故障將造成人員傷亡和重大的經(jīng)濟(jì)損失，因此 大壩樞紐區(qū)配電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)泄水建筑物的泄水方式的不用予以不同的考慮。對(duì)于不設(shè)泄洪閘門的系統(tǒng)，本文不再闡述，本文主要針對(duì)有泄洪閘門的樞紐配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核和審查中遇到的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 負(fù)荷等級(jí)的確定

確定負(fù)荷等級(jí)是確定供電方案的前提，水利水電工程中合理確定負(fù)荷等級(jí)對(duì)工程投運(yùn)后配電系統(tǒng)可以安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。水利水電工程泄洪系統(tǒng)供電一旦故障，大型水利水電工程影響范圍和造成的后果都很嚴(yán)重，而中型水利水電工程影響范圍和造成的后果也很嚴(yán)重，小型項(xiàng)目造成后果相對(duì)較小，因此，根據(jù)規(guī)范[1]要求，大型項(xiàng)目泄洪系統(tǒng)負(fù)荷應(yīng)確定為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷、中型項(xiàng)目泄洪系統(tǒng)負(fù)荷確定為一級(jí)負(fù)荷、小型項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際情況確定為二級(jí)負(fù)荷或三級(jí)負(fù)荷。

對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)按雙重電源供電設(shè)計(jì)。水利水電項(xiàng)目多為偏遠(yuǎn)地區(qū)，農(nóng)村電網(wǎng)相對(duì)薄弱，很多工程所在地附近雖然有兩回公網(wǎng)線路通過(guò)，但是其均由同一變電站的一段母線引出或該變電站不能滿足N-1要求，一些項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)采用兩回10kV線路作為電源，實(shí)際上并不能滿足雙重電源供電要求，僅僅做到了雙回路供電，以上問(wèn)題需要引起設(shè)計(jì)人員的重視。基于我省的特殊情況，建議設(shè)計(jì)中一級(jí)負(fù)荷采用一回電源由附近10kV公網(wǎng)引接，另一回電源由電站（泵站）10kV廠用母線引接（如果需要時(shí)），再設(shè)一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作為保安電源的設(shè)計(jì)方式更加可靠。

2 主接線方式的選擇

主接線是電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成壩區(qū)配電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)壩區(qū)供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并對(duì)柴油發(fā)電機(jī)等設(shè)備的選擇、布置、繼保和控制方式影響較大。

設(shè)計(jì)校審過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于很多中小型工程壩區(qū)遠(yuǎn)離主廠房，壩區(qū)負(fù)荷數(shù)量都較少，負(fù)荷基本為低壓負(fù)荷，因此高壓側(cè)可根據(jù)工程實(shí)際情況采用簡(jiǎn)單接線方式。

壩區(qū)配電系統(tǒng)采用一回市電作為主供電源加一套柴油發(fā)電機(jī)組作為保安電源的配電方式，市電采用10kV電壓等級(jí)由附近電網(wǎng)引進(jìn)，低壓側(cè)接線方式采用單母線，進(jìn)線柜配置雙電源自動(dòng)投切裝置，以SZQ水庫(kù)工程為例，其采用市電和柴油機(jī)通過(guò)自動(dòng)切換裝置接入單母線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需設(shè)備少等特點(diǎn)，但是將取水等引水（取水）系統(tǒng)工作閘門和事故閘門均接入了保安電源，勢(shì)必增加柴油發(fā)電機(jī)組的容量，同時(shí)由于設(shè)備數(shù)量增加，會(huì)增大系統(tǒng)的故障率，因此，建議低壓側(cè)采用單母線分段接線方式，保安電源母線僅接入泄洪系統(tǒng)設(shè)備，其余設(shè)備均不接入該母線段。

3 系統(tǒng)接地問(wèn)題

中性點(diǎn)接地方式直接影響系統(tǒng)的絕緣水平、供電可靠性、連續(xù)性和運(yùn)行的安全性，以及供電系統(tǒng)對(duì)通信、繼保設(shè)備的干擾。該處探討的是變壓器和柴油發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)接地位置的問(wèn)題。經(jīng)常遇到設(shè)計(jì)人員根據(jù)《水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范》，變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出后就地進(jìn)行了直接接地，如圖1所示。根據(jù)《低壓電氣裝置 第1部分：基本原則、一般特性評(píng)估和定義》（GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1：2005）規(guī)定，“對(duì)于具有多個(gè)電源的TN系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)不適當(dāng)?shù)那闆r下，一些工作電流就可能通過(guò)不期望的路徑流通。這些電流可能引起：火災(zāi);腐蝕;電磁干擾”。圖1所示的雙電源供電的TN配電系統(tǒng)中，正常情況下由變壓器供電，粗虛線為N線電流的路徑。可以看出，N線電流除經(jīng)由N線返回變壓器中性點(diǎn)外，還通過(guò)PE線、柴油發(fā)電機(jī)接地線及土壤中的管道等返回變壓器中性點(diǎn)，產(chǎn)生雜散電流，造成雜散干擾[4]。

圖2為接地示意圖，N線電流按照預(yù)期的路徑流回變壓器中性點(diǎn)，有效降低了雜散電流對(duì)土壤中導(dǎo)體的腐蝕和對(duì)周圍設(shè)備的雜散干擾。

對(duì)于大中型水利水電工程，壩區(qū)配電室內(nèi)設(shè)置有測(cè)量、控制、保護(hù)、通信等設(shè)備，防止雜散電磁干擾顯得更加重要。

4 結(jié)論

隨著水利水電工程建設(shè)的增多，人們對(duì)樞紐設(shè)計(jì)的安全、可靠性越來(lái)越重視，壩區(qū)樞紐配電設(shè)計(jì)作為整個(gè)工程不可分割的一部分，對(duì)工程投運(yùn)后的可靠性和安全性至關(guān)重要，特別是對(duì)泄洪系統(tǒng)有配電要求時(shí)，更應(yīng)引起設(shè)計(jì)的足夠重視。本文對(duì)壩區(qū)樞紐配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了初步探討，沒(méi)有進(jìn)一步展開(kāi)，希望能夠拋磚引玉，引起大家更廣泛、更細(xì)致的討論。

[1] 中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)計(jì)劃出版社，2010

[2] 水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.NB/T 35044-2014 水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程[S].中國(guó)電力出版社，2014

[3] 中機(jī)中電設(shè)計(jì)研究院.GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1：2005 低壓電氣裝置 第1部分：基本原則、一般特性評(píng)估和定義[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[4] 王厚余.再論變電所的接地和雜散電流[J].建筑電氣，2011，30（3）：3-6

Discussion On Power Distribution Design of Dam of Hydropower Engineering

Zhang Guanghui

（PowerChina Guiyang Engineering Corporation Limited，

Guiyang 550081， Guizhou， China）

Abstract： Several common problems encountered in the design of power distribution system of dam of hydropower engineering are discussed. from the determination of load level， the main wiring design， the choice of diesel-generator set and system grounding problem from several aspects are analyzed and corresponding suggestions are put forward.

Key words： load level， main wiring design， diesel-generator set