古學水電站壩頂用電設計

劉 陽， 譚 先 春

(中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014)

1 概 述

古學水電站位于四川省甘孜州得榮縣境內，為金沙江左岸一級支流定曲河鄉城、得榮段梯級開發的第八個梯級。電站采用引水式開發，壩址位于奔都鄉藏色橋上游1.52 km處，上距得榮縣城12.8 km；廠址位于古學鄉卡日共村上游350 m處，上距壩址公路里程約15.6 km。得榮縣至云南省香格里拉縣的公路經壩、廠址通過。

古學水電站工程的開發任務主要為發電，兼顧環境生態等綜合用水要求。水庫正常蓄水位高程為2 270 m，總庫容26.84萬m3。電站裝機2臺，總裝機容量90 MW，聯合年利用小時為4 471 h，單獨年利用小時為4 313 h。古學水電站為采用混凝土閘壩擋水的長隧洞引水式電站。工程樞紐主要建筑物包括：混凝土閘壩、發電引水隧洞、調壓井及壓力鋼管、廠房及開關站等。

由于古學水電站采用岸邊引水式地面廠房，引水隧洞長約14 km，電站廠房到首部樞紐混凝土閘壩的公路里程約15.6 km，距離較遠，兩回工作電源全部從廠房引接的方案并不理想。因此，壩頂用電從廠房取一回10 kV電源作為工作電源，并保留35 kV施工電源作為另一回工作電源，兩回電源互為備用。

2 壩頂用電方案的制定

2.1 壩頂用電電源的選擇

根據四川電力設計咨詢有限責任公司《定曲河流域梯級電站送出規劃報告》，古學水電站建成后，以220 kV電壓等級出線一回至奔都電站開關站，輸電線路長約14 km，采用LGJ-300導線。

根據接入系統方案并經過技術經濟比較后，最終確定的古學水電站電氣主接線方案為：兩臺發電機采用擴大單元接線，設置一臺主變壓器，220 kV出線側為變壓器——線路組接線。

一般情況下，當電站裝有兩臺水輪發電機組時，壩頂用電設備的電源分別從兩臺發電機各自電壓母線上引接一回線路到壩頂作為壩頂工作電源，兩回電源互為備用。但是，由于廠房距首部樞紐較遠，兩回線路全部從發電機電壓母線上引接線路將很長，既不經濟，供電可靠性也不高。

因此，古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設備的第一工作電源應優先考慮從兩臺發電機10 kV電壓母線上引接一回電源，第二工作電源則考慮保留35 kV施工電源或從地方電網引接一回電源。

經向業主了解，古學水電站首部樞紐大壩附近有即將動工的奔都變電站，也有大壩施工時臨時T接的35 kV線路。由于奔都變電站尚未動工，同時，從地方電網引接電源需當地電力部門審批，其手續繁雜，不確定因素較多。而采用35 kV施工線路供電也需辦理相應手續，電力計量問題亦比較復雜。

綜合上述因素并進行分析后，推薦古學水電站壩頂用電第二工作電源從35 kV施工線路引接，與從古學水電站10 kV發電機母線引接的電源互為備用。

為確保壩頂供電的可靠性，在壩頂設置了柴油發電機組，作為大壩的保安電源。

綜上所述，所推薦的古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設備的工作電源一共有三回：從古學水電站兩臺發電機共用電壓母線上引接的10 kV電源；保留的壩頂35 kV施工電源；在壩頂配電房設置的應急柴油發電機組。

2.2 壩頂用電的接線

古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電共設置了兩臺降壓變壓器，互為備用，并設置了柴油發電機組作為保安電源。壩頂用電采用單母線接線形式，其接線情況見圖1。

圖1 古學水電站壩頂用電接線圖

3 壩頂主要電氣設備的選擇

3.1 壩頂用電設備

古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設備主要為進水口、泄洪閘等啟閉機設備，另外還有調流閥、門衛室、壩頂配電房等用電負荷。根據金屬結構專業提供的資料，進水口2-2×100 kN單向門機的起升機構有4臺電機，但只有2臺會同時使用；壩頂1 250 kN固定卷揚式快速閘門啟閉機的起升機構有3臺電機，但不會同時使用。壩頂用電負荷統計情況見表1。

表1 古學水電站壩頂用電負荷表

3.2 壩頂變壓器的選擇

根據古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設備性質，統計出其可能的最大負荷。統計結果見表2。

表2 古學水電站壩頂用電最大計算負荷統計表

對上述壩頂用電負荷考慮取負荷率和同時率均為1、網損率取1.05，計算出的壩頂可能最大負荷為：

Sjs=1.05×1×1×

=232.57(kVA)

故壩頂變壓器容量可選擇為250 kVA。

根據所選擇的壩頂變壓器容量、壩頂變壓器布置環境和壩頂接線方案，結合不同的電壓等級，壩頂變壓器選用環氧樹脂絕緣干式變壓器，其性能參數見表3。

表3 古學水電站壩頂變壓器基本參數表

3.3 柴油發電機組的選擇

最終選定的古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設備的工作電源有從電站廠房取得的10 kV電源和保留的35 kV施工電源，兩回電源互為備用，供電可靠性較高。但為確保泄洪閘啟閉機的供電，壩頂所配柴油發電機容量可按1 250 kN固定卷揚式快速閘門啟閉機的電動機功率進行選擇。最終選擇的柴油發電機組為康明斯C150D5機組，其廠用功率為109 kW、備用功率為120 kW，功率因數為0.8。

3.4 壩頂低壓配電屏的選擇

根據古學水電站首部樞紐混凝土閘壩壩頂用電設備數量和壩頂接線方案，最終確定壩頂低壓配電屏數量為4面，其中3面為進線柜，1面為饋電柜。壩頂低壓配電屏采用抽屜式低壓開關柜，型號為MNS。

4 結 語

對于引水式電站，通常電站廠房到首部樞紐大壩的距離比較遠，在這種情況下，從廠房引兩回電源到大壩的供電方案從經濟上考慮不合理、從技術上考慮可靠性不高。其壩頂用電設備的工作電源可以考慮從電站廠房取一回電源，并在大壩就近位置選取另一回電源，兩回電源互為備用。為確保大壩泄洪，還應考慮設置柴油發電機組作為大壩的保安電源。

參考文獻：

[1] 水電站機電設計手冊編寫組. 水電站機電設計手冊 電氣一次[M]. 北京：水利電力出版社，1982.

[2] 水利電力部西北電力設計院. 電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分[M]. 北京：中國電力出版社，1996.