引子渡提水工程兩級泵站電氣主接線的比選分析與探討

馬 勇

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

三岔河引子渡提水工程位于貴州省中部的平壩縣境內(nèi)，擬從距平壩縣城西北約25 km 的三岔河引子渡水庫庫區(qū)右岸大寨村附近新建泵站（兩級）從庫內(nèi)提水至雞場壩埡口的高位水池，然后自流進入秀洞河，經(jīng)由秀洞河自流入石朱橋水庫后進入紅楓湖，成為貴陽市和貴安新區(qū)供水的近期應(yīng)急備用水源和遠期供水水源。引子渡水庫總庫容5.31 億m3，工程設(shè)計提水流量2.25 m3/s，日供水能力19.44 萬t、年供水量6060 萬 m3。

穿洞泵站為本工程一級泵站，供水流量為2.25 m3/s。泵站位于引子渡庫區(qū)右岸大寨村附近，直接在水庫取水，然后經(jīng)2 根直徑為1100 mm、長度為889 m 的鋼管提水至高位水池。泵站采用長軸深井泵，裝機規(guī)模為8×1 MW，6用 2 備。

楓香田泵站為本工程二級泵站，供水流量為2.25 m3/s。泵站位于平壩縣樂平鄉(xiāng)雞場壩村附近，在進水池取水，然后經(jīng)2 根直徑為1100 mm、長度為1020 m 的鋼管提水至高位水池。泵站采用臥式離心泵，裝機規(guī)模為4×1.12 MW，3 用1 備。

根據(jù)《平壩縣三岔河引子渡提水工程穿洞（8×1 MW）、楓香田（4×1.12 MW）泵站接入系統(tǒng)設(shè)計》要求，確定兩級泵站與電力系統(tǒng)的連接方式：穿洞35 kV 降壓站以35 kV 電壓等級出兩回35 kV 線接入楓香田35 kV 降壓站，導(dǎo)線型號LGJ-70，線路長度2×5.7 kM。同時，楓香田35 kV 降壓站再出兩回35kV 線路，1 回接入下溝110 kV 變電站35 kV 側(cè)，導(dǎo)線型號LGJ-95，線路長度約11 kM；另1 回接入樂平110 kV變電站35 kV 側(cè)，導(dǎo)線型號LGJ-95，線路長度約10 kM。

2 主接線比選

2.1 穿洞泵站

（1）電氣主接線

根據(jù)泵站電動機容量、臺數(shù)、出線電壓及回路數(shù)、輸送容量及距離等，以接線簡單、清晰、操作維護方便、運行靈活等為原則，擬定三個電氣主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

方案一：2 回 35 kV 進線及 1 臺主變。35 kV 和 10 kV 側(cè)采用單母線接線，35 kV 側(cè)通過一臺8 MVA 的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電，8 臺電動機均接在10 kV 母線上。

方案二：2 回 35 kV 進線及 2 臺主變。35 kV 和 10 kV 側(cè)均采用單母線分段接線，兩回35 kV 分別通過兩臺5 MVA 的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電。正常運行時兩臺主變均投入運行，承擔全部負荷用電，當其中一臺主變壓器檢修或故障時，另一臺仍然運行并可承擔全站4 臺機組運行負荷（4 MW）。

方案三：1 回 35 kV 進線及 1 臺主變。35 kV 和 10 kV 側(cè)采用單母線接線，35 kV 側(cè)通過一臺8 MVA 的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電，8 臺電動機均接在10 kV 母線上。

上述三個方案中，方案二的可靠性最高，任一母線或變壓器故障，不會造成全廠停電，方案二的缺點是投資高且運行費用較高。方案一可靠性比方案二低，但方案一比方案二投資節(jié)約153 萬元。方案一缺點是只有1 臺主變壓器，當主變壓器或母線故障或檢修時，泵站將失去所有電源，考慮到主變壓器和母線檢修故障率較低，使這一缺點并不突出。方案三采用單回35 kV 線路進線，可靠性最低，但其投資也最省，但當線路故障時，泵站停運。

綜上所述，考慮泵站運行可靠性并從節(jié)約工程投資出發(fā)對方案一、方案二的設(shè)備投資進行比較，結(jié)果見表1。由于方案一接線簡單，繼電保護相對簡單，因此推薦方案一作為本泵站的主接線方案。

表1 穿洞泵站主接線各方案電氣設(shè)備投資比較表 單位：萬元

（2）廠用電接線

根據(jù)對水機專業(yè)提供的廠用負荷的統(tǒng)計，穿洞泵站的最大廠用計算負荷為200 kVA，同時考慮單臺最大電動機容量75 kW，故變壓器選擇容量為250 kVA，滿足運行要求。設(shè)2 臺站用變壓器，考慮分別從10 kV 母線和保留下來的10 kV 施工電源上引接。2 臺站用變互為暗備用，向泵站的電動機、控制設(shè)備、檢修設(shè)備、照明等負荷供電。低壓廠用電系統(tǒng)接地型式采用TN-S 系統(tǒng)。

2.2 楓香田泵站

（1）電氣主接線

根據(jù)本泵站電動機容量、臺數(shù)、出線電壓及回路數(shù)、輸送容量及距離等；以接線簡單、清晰、操作維護方便、運行靈活等為原則，擬定五個電氣主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

方案一：35 kV 側(cè)4 回進出線及1 臺主變。35 kV 和10 kV側(cè)均采用單母線接線，4 回35 kV 進出線接在一段母線上。35 kV側(cè)通過一臺5000 kVA 的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電，4 臺電動機均接在一段母線上。

方案二：35 kV 側(cè)4 回進出線及設(shè)1 臺主變。35 kV 為擴大橋接線，即下溝、樂平雙電源進線斷路器后，其間再接兩個中間斷路器，在此兩中間斷路器之間接入楓香田泵站主變，主變高壓側(cè)不設(shè)斷路器僅設(shè)隔離柜。35 kV 側(cè)通過一臺5 MVA的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電，4 臺電動機均接在一段母線上。

方案三：35 kV 側(cè)4 回進出線及2 臺主變。35 kV 和10 kV側(cè)均采用單母線分段接線，35 kVⅠ段母線接樂平變、穿洞泵站，Ⅱ段母線接下溝變、穿洞泵站，35 kV 側(cè)通過兩臺3.15 MVA的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電。4 臺電動機分別接在10 kV 兩段母線上。正常運行時兩臺主變均投入運行，承擔全部負荷用電，當其中一臺主變壓器檢修或故障時，另一臺仍然運行并可承擔全站2 臺機組運行負荷（2.24 MW）。

方案四：35 kV 側(cè)3 回進出線及1 臺主變。35 kV 和10 kV側(cè)均采用單母線接線，3 回35 kV 進出線接在一段母線上。35 kV側(cè)通過一臺5 MVA 的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電，4 臺電動機均接在一段母線上。

方案五：35 kV 側(cè) 3 回進出線及設(shè) 1 臺主變。35 kV 采用單母線分段接線，35 kVⅠ段母線接樂平變、穿洞泵站，Ⅱ段母線接下溝變和主變壓器。35 kV 側(cè)通過一臺5 MVA 的變壓器降壓至10 kV 后，向機組供電，4 臺電動機均接在一段母線上。

表2 楓香田泵站主接線各方案電氣設(shè)備投資比較表 單位：萬元

方案三可靠性最高，但投資也最高且運行費也高，較方案一投資約增加131 萬元。

方案一的可靠性相對方案三較低，采用1 臺主變壓器，當主變壓器或母線故障或檢修時，泵站將失去所有電源，但考慮到主變壓器和母線檢修故障率較低，使這一缺點并不突出，且該方案接線接單，繼電保護相對簡單。

方案二可靠性較方案一高，但比方案三低，本方案采用擴大橋接線，35 kV 同一段母線及其線路故障或檢修時，另一回母線仍可運行。但增加兩段斷路器，倒閘操作較復(fù)雜些，繼電保護較復(fù)雜。

方案四可靠性和方案一低，并且至穿洞泵站的35 kV 線路僅采用一回，且35 kV 側(cè)僅3 回進出線，投資最省。

方案五較方案四可靠性提高，35 kV 側(cè)采用分段接線，但母線故障或檢修時，另一回母線仍可運行。但投資也相對方案四貴20 萬。

綜上所述，五個方案的可靠性依次為方案三＞方案二＞方案一＞方案五＞方案四，結(jié)果見表2。從節(jié)約工程投資出發(fā)，考慮選擇方案二和方案一進行比較，又由于方案二的接線較復(fù)雜，且倒閘操作和繼電保護均復(fù)雜，故選擇方案一作為楓香田泵站的主接線方案。

（2）廠用電接線

根據(jù)對水機專業(yè)提供的廠用負荷的統(tǒng)計，楓香田泵站的最大廠用計算負荷為90 kVA，同時考慮單臺最大電動機容量45 kW，故變壓器選擇容量為160 kVA，滿足運行要求。設(shè)2 臺站用變壓器，考慮分別從10 kV 母線和保留下來的10 kV 施工電源上引接。2 臺站用變互為暗備用，向泵站的電動機、控制設(shè)備、檢修設(shè)備、照明等負荷供電。低壓廠用電系統(tǒng)接地型式采用TN-S 系統(tǒng)。

3 結(jié)語

一般而論，10 kV 母線出線回路數(shù)不宜超過6 回，雖然是“不宜”，不是“不應(yīng)”，但超過了6 回，一旦母線及其連接件故障或檢修，影響較大，這是客觀事實；由于單變方案情況下，10 kV母線分段并無意義，導(dǎo)致了單變方案自然地配置了單母線方案；對于穿洞泵站來說，其10 kV 單母線將達到10 個間隔，因而單變方案有一定的缺點。

在考慮主變臺數(shù)的單、雙時，對于雙主變是按照“一用一備”即明備用方式來考慮的，即對穿洞泵站為主變?yōu)?×8 MVA，楓香田泵站主變?yōu)?×5 MVA，運行方式是正常時一線一變運行，在線路或變壓器故障時，再行切換；這種方案的缺點是投資高、運行費也高，優(yōu)點是可靠性高；由于主變的可靠性較高，可不考慮雙主變配置方案，才有了推薦單主變方案的結(jié)論；但同時應(yīng)結(jié)合泵站的負荷性質(zhì)，以泵站主接線運行的可靠性為主，從而確定最終主接線方案。

在泵站工程的運行中電氣工程的設(shè)計十分重要，直接影響起運行治理，影響著水利工程的建設(shè)，本文以引子渡兩級泵站為例，分析其電氣主接線設(shè)計，結(jié)論可供類似項目參考。