魚糧水庫電氣一次設計

□郭 艷（貴州省水利水電勘測設計研究院）

1 接入電力系統方式

根據水機及相關專業提供資料，舒家龍泵站含1，2＃出水管線，經這2 條出水管線分別將水提至640m 高位水池和569 m 高位水池，再從各自高位水池引至田間灌溉。本次設計中1＃管線裝機容量為4×1250kW，三用一備；2＃管線設計裝機容量為3×710kW，兩用一備。本泵站建成后的任務是灌溉、鄉鎮供水及農村人畜引水，其性質應屬三級負荷。

根據目前收集到的江口縣電力系統資料知，現小龍塘35kV變電站主變容量為2×4000kVA，在近期內將進行升級擴建。本泵站接入電力系統方式為：由小龍塘35kV 變電站引接一回專用線路，輸電線路型號LGJ-70，輸電距離約為3km，電壓等級為35kV。

2 電氣主接線

舒家龍泵站1，2＃管線共設有7 臺工作水泵，由水機專業對水泵電機選型可知，本站7 臺水泵電動機可選用額定電壓為10kV 或者6kV 的同步電動機，由于本站采用35kV 進線，無論采用6kV 或10kV 電動機，均需配置降壓變壓器，二者的技術性能相近，但10kV 電機在價格上較6kV 電機貴15%左右，故本泵站水泵電機均采用額定電壓為6kV 的同步電動機，既能滿足泵站水泵運行要求，又能改善電網功率因素，從而節約能源。根據本站裝機容量及臺數、出線電壓及回路數、輸送容量及距離等，本著接線簡單、清晰、操作維護方便、運行靈活、技術可靠等原則，舒家龍泵站的電氣主接線初定為：由小龍塘變電站35kV母線上引出一回型號為LGJ-70，長度約為3km 的專用線路，經本站內一臺容量為6300kVA 的主變壓器，將35kV 降壓到6 kV 后向站內水泵電動機進行供電。35kV 側采用變壓器-線路組單元接線，6kV 電動機采用單母線接線型式。

3 廠用電接線

泵站采用機組自用電和公用電混合供電方式，采用一級380/220V 電壓，三相四線制系統。由《泵站設計規范》（GB50265-2010）內容知，接有同步電動機勵磁電源的站用變壓器，宜將其高壓側與該電動機接在同一母線段上。故考慮設置一臺容量為400kVA 的干式變壓器作為站用變壓器，該變壓器接至電動機6kV 電壓母線，降壓為0.40kV 后向泵房內其他用電設備供電，0.40kV 廠用母線采用單母線接線型式。

4 主要電氣設備選擇

4.1 短路電流計算

為了驗算導體和電器動、熱穩定，以及短路器開斷電流等，本次設計根據舒家龍泵站目前初擬的接入電力系統方式，對其進行三相短路電流初步計算。其中以110kV 江口變電站110kV線路30km 外側為無窮大系統，計算中選取基準容量Sb=10MVA，基準電壓為各短路點的平均電壓Uj。舒家龍泵站短路電流計算接線見圖1，計算得d1 點和d2 點短路電流值見表1。

4.2 主要電氣設備選擇

4.2.1 6kV 開關柜

6kV 開關柜采用固定式，配真空斷路器，斷路器額定開斷電流25kA。每臺水泵電動機均采用高壓軟啟動裝置，按“一拖一”配置。35kV 側配電裝置采用戶內固定式高壓開關柜。低壓開關柜選用抽屜式開關柜，開關柜內配低壓塑殼及框架斷路器。

圖1 舒家龍泵站短路電流計算接線圖

表1 d-1 點和d-2 點短路電流值參數表

4.2.2 主變壓器（1 臺）

型號 S11-6300/35

額定電壓 35 ±2 ×5%/6.30kV

額定容量 6300kVA

接線組別 Y,d11

冷卻方式 自冷式

運輸重量 7.31t

4.3 無功功率補償

本泵站電動機均采用同步電動機進行無功補償，勿需裝設無功功率補償裝置。

4.4 電動機起動

舒家龍泵站1,2＃ 管線所選電動機單機容量分別為1250kW 和900kW，考慮到單機容量大，所接系統小，電機若直接起動對系統沖擊大，因此考慮采用固態軟啟動裝置將起動電流控制在額定電流的2.50 倍左右，減少對電網和電動機自身的沖擊，同時也減少了連接在電動機上機械負載裝置的機械沖擊，以延長設備的使用壽命，減少故障和停機檢修時間。電動機軟啟動柜就近布置在主廠房內的電動機旁。

5 過電壓保護及接地裝置

5.1 直擊雷保護

主、副泵房均為鋼筋混凝土結構，防直擊雷措施是在屋頂敷設一圈避雷帶。35kV 主變壓器緊靠泵房布置在戶外，經防雷保護計算后，應在主變附近選擇一處適當位置設置1 根18m 高的獨立避雷針，使主變在該避雷針的保護范圍內，從而對其起到直擊雷保護作用。35kV 架空進線應考慮在進線段或全線架設避雷線保護。

5.2 過電壓保護

按“水力發電廠過電壓保護和絕緣設計技術導則”（DL/T5090-1999）、“泵站設計規范”要求，在泵站35kV 進線、電動機6kV 母線裝設避雷器并且在電動機進線端裝設一組避雷器，為保護泵站電動機線圈的絕緣，還考慮在電動機中性點裝設一只氧化鋅避雷器。

5.3 接地

在泵站內設置一個統一接地網，采用人工接地體和自然接地體相結合的方式，采用計算機監控方式聯合接地系統的泵站，考慮接地電阻值不超過1Ω。

5.3.1 主接地網

本泵站主接地網由自然接地體和人工接地體兩部分組成。自然接地體利用進水鋼管、出水管線的鋼管和鋼筋、各種閘門、攔污柵、水工構筑物的金屬構架等。全站主、副廠房、主變場應形成一個接地系統。自然接地體和人工接地網之間至少用兩根接地干線連接，干線采用截面≥50mm ×6mm 的鍍鋅扁鋼或直徑20mm 的鍍鋅圓鋼，以構成全廠接地系統。接地裝置應充分利用埋在土地中或水中的鋼筋并與廠內主接地網連接，可考慮在進水池中設置一面積為40m ×5m 的水下接地網，網格大小可根據實際情況設置，以保證接地電阻值能達到要求。

5.3.2 電氣設備接地

在舒家龍泵站廠房內布置有各級電壓的電氣設備，均應采用明敷或者暗敷形成閉和回路的水平接地干線相連接。各建筑物層的水平接地網間，將通過多根垂直接地干線連成一體，并與主接地網連接。重要電氣設備的工作和保護接地干線的連接不少于兩處。

5.3.3 均衡電位接地

主、副泵房為鋼筋混凝土結構，在結構鋼筋中，沿廠房柱內每隔4～5m 距離選定1～2 根垂直鋼筋與房頂及地板內表層水平鋼筋焊牢，從而形成一個屏蔽網。它們與接地干線的連接，使整個結構電位均衡。在中控室、通信室及高壓開關室內應敷設均壓網。

6 電氣設備布置

泵站主廠房全長51.60m，寬12.60m，為地面式布置。主廠房的電氣設備布置遵循運行安全、檢修維護方便，在水泵層（424.12m）依次布置有1，2#管線共7 臺水泵機組，并且在主廠房的426.12m 高層設一運行層兼作巡視通道，布置電動機中性點柜、軟起動柜、電動機勵磁屏以及機組LCU，與副廠房電纜夾層同高層。舒家龍泵站副廠房完全平行布置于主廠房上游側，與主廠房相同長度、寬8.67m，按兩層設計，在副泵房429.12m 層布置中控室、高壓開關柜室及廠用配電室等；另設有電纜夾層，高層為426.12m。為滿足樞紐布置及運輸要求，戶外35kV 主變場布置靠近主廠房，布置高層為426.12m。

7 照明

泵站照明系統為交流220V 系統，電光源的選擇及配置符合《泵站技術規范》的規定。泵站室外照明采用節能型低壓鈉燈，外型考慮為庭院型，室內辦公值班室采用節能型熒光燈，泵站主、副廠房采用工廠型、防塵、防水廣照型燈具。為了提高照明用電負荷的功率因數，所有整流器，采用電子整流器。另外，泵站內還應設置有事故照明裝置，當交流電源消失后，由直流系統向泵站主、副廠房提供照明。

8 結語

魚糧水庫開發直接目標是解決灌區農業灌溉缺水問題，提高附近鄉鎮的供水保障；間接目標是提高糧食生產安全，解決貧困，改善基本生存所需的供水條件，促進區域經濟可持續發展。舒家龍泵站屬魚糧水利工程灌區工程中的重要環節，設計人員充分考慮工程特點和重要性，經過詳細計算和比較，確定泵站電氣主接線方案、選擇電氣設備，并進行布置，得到了評審專家的認可。