水電站廠用電系統(tǒng)設計探討

雷娟 韓宇

1.中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司 北京 100024 2.北京市熱力集團有限責任公司 北京 100025

1 廠用電負荷特點

此水電站裝機2×30MW，發(fā)電機變壓器組合方式采用擴大單元接線，共1組，根據(jù)電站樞紐布置，需要供電的負荷按供電區(qū)域主要分布在：

（1）廠區(qū)：主要包括主廠房、右端副廠房、主變開關(guān)樓、尾水啟閉機室。

（2）壩區(qū)：主要包括壩區(qū)配電室、進水口啟閉機室、泄洪排沙洞進口啟閉機室、泄洪排沙洞出口啟閉機室。壩區(qū)配電室布置在大壩左壩肩，而壩區(qū)進水口啟閉機室、泄洪排沙洞進口啟閉機室、泄洪排沙洞出口啟閉機室布置位置相對分散，這些啟閉機室的負荷供電距離較遠。

2 廠用電電源引接方式

廠用電源的引接方式與電氣主接線形式有關(guān)，根據(jù)《水力發(fā)電廠廠用電設計規(guī)程》要求[2]：水電廠發(fā)電機變壓器組合方式采用擴大單元接線，宜從每個擴大單元發(fā)電機電壓母線引接一廠用電工作電源，當擴大單元組數(shù)量在2組-3組時，至少從2組擴大單元引接；當擴大單元組數(shù)量在4組及以上，至少從3組擴大單元引接；當發(fā)電機電壓回路裝設發(fā)電機斷路器時，廠用電工作電源應在發(fā)電機斷路器與主變壓器低壓側(cè)之間引接。

（1）根據(jù)此水電站具體情況，電站廠區(qū)供電電源取得方式為：①自主變壓器低壓側(cè)引接一回電源；②自地區(qū)變電站引接一回10kV外來電源；③設置一臺300kW柴油發(fā)電機組作為保安電源。

（2）根據(jù)此水電站具體情況，電站壩區(qū)供電電源取得方式為：①自地區(qū)變電站引接一回10kV外來電源；②設置一臺100kW柴油發(fā)電機組作為備用電源。③廠用電電壓選擇

根據(jù)此電站供電負荷的大小、分布、樞紐布置等特點，此電站廠區(qū)和壩區(qū)供電系統(tǒng)均采用0.4kV一級電壓供電。

3 廠用電接線方式

根據(jù)此電站廠用電系統(tǒng)的具體情況，并參考國內(nèi)同等規(guī)模水電站廠用電系統(tǒng)的接線方式，確定此電站廠區(qū)和壩區(qū)供電接線方式。

3.1 廠區(qū)供電

廠區(qū)機組自用電與廠區(qū)公用電采用混合供電方式，廠區(qū)供電0.4kV母線分為APD1、APD2兩段，其中1＃廠用變（電源引自主變壓器低壓側(cè)）0.4kV側(cè)接至APD1段、2＃廠用變（電源引自10kV外來電源）0.4kV側(cè)接至APD2段，同時設置一臺300kW柴油發(fā)電機組接至APD2段，以確保廠區(qū)供電的可靠性。低壓側(cè)1#、2#廠用變相應的進線斷路器、柴油發(fā)電機組進線斷路器以及母聯(lián)斷路器要求具有電氣閉鎖功能。正常情況下低壓母線的母聯(lián)斷路器處于合閘狀態(tài)，1#廠用變低壓側(cè)斷路器合閘，由1#廠用電源向APD1、APD2兩段低壓母線供電。當1#廠用電源檢修或故障時，其低壓側(cè)斷路器斷開，2#廠用變自動投入運行，由2#廠用電源向APD1、APD2兩段低壓母線供電。此時若2#廠用電源又發(fā)生故障或檢修時，其低壓側(cè)斷路器斷開，柴油發(fā)電機組自動啟動并合其進線斷路器，由柴油發(fā)電機組向APD1、APD2兩段低壓母線的重要負荷供電，當1#或2#廠用電源恢復供電時，柴油發(fā)電機組進線斷路器斷開，柴油發(fā)電機組退出運行，再切換到由1#或2#廠用電源供電方式。

每臺機組自用電接線采用單母線分段接線方式，兩個進線電源分別取自廠區(qū)供電APD1段、APD2段母線。正常情況下，母聯(lián)斷路器處于分閘狀態(tài)，1＃、2＃進線斷路器處于合閘狀態(tài)，兩個電源供電。當一個電源故障或檢修時，該回路斷路器斷開、母聯(lián)斷路器合，改由另一個電源帶兩段母線。

3.2 壩區(qū)供電

壩區(qū)供電采用單母線接線方式，壩區(qū)供電變壓器（電源引自10kV外來電源）0.4kV側(cè)接至低壓母線，同時設置一臺100kW柴油發(fā)電機組接至低壓母線，以確保壩區(qū)供電的可靠性。0.4kV側(cè)兩進線斷路器要求具有電氣閉鎖及機械閉鎖功能。正常運行時由變壓器側(cè)的低壓進線回路供電，失電時柴油發(fā)電機組自動啟動并投入。當主供電源恢復供電時，柴油發(fā)電機組必須先自動退出運行，再切換到由主供電源供電方式。

4 主要廠用電設備選擇

4.1 廠用變壓器

電站廠區(qū)、壩區(qū)供電變壓器選擇時按照《水力發(fā)電廠廠用電設計規(guī)程》等相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求[1-2]，通過電站廠用電負荷分析統(tǒng)計、變壓器容量選擇、變壓器型式選擇、電壓調(diào)整計算以及電動機啟動時電壓的校驗，變壓器的型號與規(guī)格最終選擇結(jié)果如下：廠區(qū)設置兩臺廠用變壓器，型號與規(guī)格如表1。

表1 廠區(qū)供電變壓器型號與規(guī)格

壩區(qū)設置一臺供電變壓器，型號與規(guī)格如表2。

表2 壩區(qū)供電變壓器型號與規(guī)格

4.2 柴油發(fā)電機組

為保證廠區(qū)和壩區(qū)供電可靠性，根據(jù)《水力發(fā)電廠廠用電設計規(guī)程》的規(guī)定作保安電源用的柴油發(fā)電機組容量需大于最大保安負荷，即廠區(qū)設置的柴油發(fā)電機組需滿足啟動機組、消防用電、滲漏排水系統(tǒng)、事故照明、自動控制、遠動通信及電子計算機系統(tǒng)等可能出現(xiàn)的最大負荷的需要，經(jīng)計算，此電站廠區(qū)設置1臺300kW的柴油發(fā)電機組；壩區(qū)設置的柴油發(fā)電機組作為備用電源，其容量應滿足備用電源容量要求，經(jīng)計算，此電站壩區(qū)設備1臺100kW的柴油發(fā)電機組。

4.3 廠用低壓配電盤、柜

（1）廠區(qū)供電低壓配電主盤、機組自用電低壓配電盤、事故照明低壓配電盤、發(fā)電機層檢修動力盤、發(fā)電機層、安裝間采暖動力盤、右端副廠房1#、2#交流分盤、右端副廠房通風動力盤共計27面，均選用GCS型低壓抽出式開關(guān)柜。其余分供電點采用GGD型固定封閉式交流低壓配電柜（共計8個）及動力箱。

（2）壩區(qū)供電低壓配電盤共計3面，均選用GCS型低壓抽出式開關(guān)柜；壩區(qū)各分供電點均采用GGD型固定封閉式交流低壓配電柜共計3個。

4.4 電纜及電纜橋架

電站電纜橋架分為熱鍍鋅鋼制槽式橋架和熱鍍鋅鋼制梯式橋架，其中槽式橋架底板壓有加強筋，橋架均不帶蓋板。壩區(qū)和廠區(qū)電纜溝內(nèi)電纜架采用熱鍍鋅角鋼自制。

8.7 /10kV動力電纜采用三芯、銅導體、隔火層交聯(lián)聚乙烯絕緣、鋼帶鎧裝、聚氯乙稀護套電力電纜，GZR-YJV22-；8.7/10kV勵磁電纜采用三芯、銅導體、交聯(lián)聚乙烯絕緣、鋼帶鎧裝、聚氯乙烯護套、阻燃A級電力電纜，ZRA-YJV22-；0.6/1.0kV低壓電纜（包括低壓動力電纜和照明電纜）采用銅芯、交聯(lián)聚乙烯絕緣、鋼帶/鋼絲鎧裝、聚氯乙烯護套、阻燃A級/耐火電力電纜，其中對于敷設高差大于30m的低壓動力電纜采用鋼絲鎧裝電力電纜，對有耐火防護要求的電纜，如消防負荷用動力電纜等采用耐火電力電纜，阻燃電纜型號分別為ZRA-YJV22-和ZRAYJV32-，耐火電纜型號為NH-YJV22-。

5 廠用電設備布置

5.1 廠區(qū)

2臺廠用變壓器分別布置在主變開關(guān)樓的2個專設廠用變壓器室內(nèi)，柴油發(fā)電機組布置在主變開關(guān)樓的柴油發(fā)電機房內(nèi)；廠區(qū)供電低壓配電主盤APD1段及事故照明低壓配電盤布置在安裝場下的廠用低壓盤室內(nèi)，廠區(qū)供電低壓配電主盤APD2段布置在主變開關(guān)樓的廠用低壓盤室內(nèi)；機組自用電低壓配電盤布置在主機間發(fā)電機層對應機組段上游側(cè)。

5.2 壩區(qū)

壩區(qū)供電變壓器以及柴油發(fā)電機組分別布置在壩區(qū)配電室一層的變壓器室和柴油發(fā)電機房內(nèi)；壩區(qū)低壓配電盤布置在壩區(qū)配電室二層的低壓配電盤室內(nèi)。

6 結(jié)語

（1）此水電站廠區(qū)廠用電電源取得方式為：自主變壓器低壓側(cè)引接一回電源，自地區(qū)變電站引接一回10kV外來電源，同時為保證供電可靠性在廠區(qū)設置1臺300kW的柴油發(fā)電機組；壩區(qū)供電電源自地區(qū)變電站引接一回10kV電源，同時為保證供電可靠性在壩區(qū)設置1臺100kW的柴油發(fā)電機組。

（2）根據(jù)此電站供電負荷的特點，此電站廠區(qū)和壩區(qū)供電系統(tǒng)均采用0.4kV一級電壓供電。

（3）廠區(qū)機組自用電與廠區(qū)公用電采用混合供電方式。

（4）廠用電設備均選用國內(nèi)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，保證了運行的可靠性。