敞開式組合電器在水電站的運用

羅新月

【摘要】拉潭水電站廠房位于山谷之間，開關站布置在廠房附近比較困難，通過采用敞開式組合電器將設備布置在主廠房屋頂上，解決了開關站布置困難的問題。

【關鍵詞】開關站 設備布置 敞開式組合電器

1工程概況

拉潭河地處于云貴高原南緣，地勢較高，河流屬于山區性河流。拉潭二級水電站位于南丹縣吾隘鄉東南平累村西北側的拉潭河左岸，是一座引水式電站，電站總裝機為2×800kW；本電站的接入系統，是將發電機電壓升壓至35kV后，就近T接于拉潭一級水電站～同貢水電站35kV線路上。

電氣主接線的設計原則：

（1）主接線簡明清晰，運行靈活，設備故障影響范圍小，經濟合理。

（2）主接線的設計應結合整個樞紐的特點，以便于設備布置及運行管理。

根據電站的裝機臺數、容量，選定主接線方案如下：

發電機電壓側采用2機1變的發電機-變壓器組擴大單元接線，設1臺S9-2000/35主變壓器，35kV電壓側采用線路-變壓器組接線。

電站廠房處于山谷之中，主廠房面積為11x15m2，高程234.4m，主廠房由主機間和安裝間組成的單層廠房，廠房內機電設備布置比較緊湊，無法將升壓站的電氣設備布置在廠房內；廠房附近地勢較高（高程253m），關開站在廠房附近就地布置較困難。采用目前常規中型設備布置，土建開挖土方量很大，故考慮敞開式組合電器或全封閉組合電器。

2敞開式組合電器的特點

（1）敞開式組合電器將斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線等組成有機地組合在移動小車及鋼結構支架上，結構緊湊。

（2）敞開式組合電器設備占地面積是常規開關站布置的40%左右，具有節約用地，減少工程造價等顯著特點。

（3）根據工程接線方式的不同，可對輸變電設備的各功能元件進行合理的配置，整個間隔可在工廠預制，在出廠前完成裝配及所有的調試，并整體運輸到安裝現場，極大地縮短安裝周期。

（4）斷路器與隔離開關小車間、隔離小車與接地開關間不僅設置有電氣聯鎖，而且還設置了機械聯鎖，防止高誤操作能力更強。

（5）敞開式組合電器采用新一代高性能的滅弧室、干式電壓互感器、復合絕緣子、避雷器等組成的一個整體，它們在正常運行時，無需維護、可靠性高。

（6）敞開式組合電器與全封閉組合電器相比，價格低，產品結構較簡單，重量較輕，安裝方便，周期短，費用低；操作簡便，維護檢修方便。

3方案比較

3.1開關站布置方案比較

方案一：常規中型布置電氣設備。開關站布置于主廠房上游側，要求地面高程為234.4m，長寬尺寸為17.0x8.0m2。而實際地面高程為253.0m，要滿足地面高程為234.4m，大約開挖土石方量為2400m3，開挖量很大。

方案二：敞開式組合電器、主變壓器均布置在主廠房內，需要增加一層廠房；均布置在主廠房屋頂，屋頂長寬尺寸為11.0x5.0m2。能夠滿足電器布置要求。

方案三：全封閉組合電器、主變壓器均布置在主廠房內，需要增加一層廠房，均布置在主廠房屋頂，屋頂長寬尺寸為11.0x5.0m2。能夠滿足電器布置要求。

從以上三種布置方案看，敞開式組合電器和全封閉組合電器設備布置靈活，可將設備布置在屋外和屋內，而占用布置較少，從而能更有效地提高土地利用率。

3.2技術比較

方案一：開關站距離中控室較遠，給運行維護管理帶來不便，升壓站占地面積大，安裝周期長，可靠性和防止誤操作能力稍差。

方案二：設備布置緊湊，占地面積小，安裝簡單快捷，可靠性高，防止誤操作能力強，具備較好的互換性，維護管理方便。

方案三：占地面積小、占用空間少、運行可靠性高，維護工作量小、檢修周期長，不受外界環境條件的影響，無靜電感應和電暈干擾，噪聲水平低，抗震性能好，適應性強。

從以上三種技術方案看，常規電器設備、敞開式組合電器設備、全封閉組合電器設備均能滿足技術要求。特別是小水電站技術要求不是很高，常規電器設備、敞開式組合電器設備就足夠了。

3.3防雷、接地保護設計比較

方案一：開關站布置在主廠房附近，需設計一基30m高的避雷針及接地網。

方案二：（1）開關站布置在廠房內，屋頂配置避雷帶即可。（2）開關站布置布置廠房屋頂上，需裝設兩基10m的避雷針，且采用加強分流、裝設集中接地裝置、設備的接地點盡量遠離避雷針接地引下線的入地點、避雷針接地引下線盡量遠離電氣設備等防止反擊的措施。

方案三：同方案二。

從以上三種防雷方案看，開關站布置在主廠房附近和廠房內，防雷、接地設計比較簡單，施工也比較方便，比較容易滿足防雷、接地保護的要求。而開關站布置屋頂上，防雷、接地保護的要求比較高，施工難度也比較大。

3.4經濟比較

方案一：開關站布置在廠房附近，土石方開挖及運輸的費用，開關站土建費用，旱地補償費，電氣設備費，避雷針及接地網的費用。

方案二：（1）開關站布置廠房內需增加土建投資（增加一層廠房），敞開式組合電器設備費。（2）開關站布置在廠房屋頂上需增加避雷針的費用，敞開式組合電器設備費。

方案三：（1）開關站布置廠房內需土建投資（增加一層廠房），全封閉組合電器設備費。（2）開關站布置在廠房屋頂上需增加避雷針的費用，全封閉組合電器設備費。

從以上三種方案的經濟比較來看，方案一的土石方開挖及運輸的費用大于方案二（三），方案一還加上以上所列的費用遠遠大于方案二（三）。方案二與方案三進行比較，全封閉組合電器價格遠高于敞開式組合電器，故方案三費用大于方案二。方案二中的增加一層廠房投資遠遠大于兩基8m避雷針。經過以上費用比較，得出開關站采用敞開式組合電器布置在廠房屋頂上的費用最少。

通過以上四個方面進行比較，采用敞開式組合電器既能節省占地，又能滿足技術要求；布置在廠房屋頂上，既能節省投資，又能滿足防雷、接地保護的要求。

就本工程所在地理位置及環境條件，開關站采用敞開式組合電器且布置在廠房屋頂上，能成功地解決開關站布置的問題，而且能節省投資。

4結語

敞開式組合電器具有占地少，可靠性高、工程造價低等顯著特點，特別適用于用地緊張，交通不便的山區的水電站。