簡述兔子湖水庫的電氣設(shè)計

□張　萍□　張洪霞（河南信陽市水利勘測設(shè)計院；河南信陽市南灣水庫管理局）

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簡述兔子湖水庫的電氣設(shè)計

□張萍1□張洪霞2
（1河南信陽市水利勘測設(shè)計院；2河南信陽市南灣水庫管理局）

電氣設(shè)計本著“先進(jìn)、可靠、實用、經(jīng)濟(jì)”的原則，選用了切合實際的系統(tǒng)方案，可保證系統(tǒng)的高可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)充性和較高的性價比，使水庫電氣運行管理更加規(guī)范化、合理化，為今后水庫運行管理、發(fā)展提供了強有力的保障。兔子湖水庫除險加固工程完工后，主要以防洪、灌溉、旅游為主，保護(hù)下游3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)5.70萬人及0.27萬hm2耕地的正常灌溉，社會、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

兔子湖水庫；電氣設(shè)計；變壓器；輸電線路

1　工程概況

兔子湖水庫于1976年動工興建，1978年基本建成，水庫興建時，工程在邊勘測、邊設(shè)計、邊施工的情況下未按基建程序倉促上馬實施，屬“三邊”工程。由于當(dāng)時建筑材料缺乏，建筑物結(jié)構(gòu)簡陋，施工質(zhì)量低劣，目前工程存在諸多問題，使水庫長期帶病運行，不能正常使用。2007年5月完成了兔子湖水庫大壩安全鑒定工作，大壩安全類別綜合評定為三類。整座水庫電氣設(shè)施缺失、老化嚴(yán)重，水庫電力設(shè)備嚴(yán)重落后，輸水洞、節(jié)制閘和退水閘均為手動操作，已影響到大壩的正常運行。

2　電氣設(shè)計的必要性及內(nèi)容

為了保證水庫安全運行，確保水庫功能的全部實現(xiàn)，所以對兔子湖水庫的除險加固迫在眉睫，這就需要對涉及公共安全的兔子湖水庫提出更高的安全要求。實現(xiàn)水庫運行管理綜合自動化，不僅可以快速、及時采集到各種必要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且能大大提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性、實用性，保證大壩和水庫運行信息準(zhǔn)確、可靠、及時，為大壩安全和水庫科學(xué)調(diào)度、有效運行提供科學(xué)依據(jù)，以確保大壩上下游地區(qū)的人民生命財產(chǎn)的安全。同時，能充分利用水資源，使水庫能充分發(fā)揮最大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。要做好水庫的除險加固工程，更新水庫電力設(shè)施迫在眉睫。水庫除險加固必須保證電力供給，所以電氣設(shè)計尤為重要。

此次電氣設(shè)計內(nèi)容包括：新建變電站一座；管理區(qū)用電；大壩照明；輸水洞、節(jié)制閘及退水閘用電；高壓架空線路和施工臨時用電，防雷保護(hù)等。

3　電氣設(shè)計方案

3.1電氣主體布置

考慮庫區(qū)及管理所用電的實際情況，在管理所旁設(shè)置一臺變壓器。電源從附近距水庫約200 m處的10 kV農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)線路T接，用高壓架空線引接至庫區(qū)變壓器高壓側(cè)。變壓器低壓側(cè)設(shè)低壓屏一面，在低壓屏上設(shè)雙投開關(guān)，單刀雙投開關(guān)一側(cè)接變壓器低壓側(cè)出線，一側(cè)與備用柴油發(fā)電機(jī)組相連，以確保饋線能受電于兩電源并保證兩電源非同期并車。

在管理所旁蓋低壓配電室及備用柴油發(fā)電機(jī)組室，兩室緊挨（隔墻），低壓配電室頂放置庫區(qū)變壓器（相當(dāng)于變壓器臺），電源由10 kV線路終端桿引線接至變壓器高壓側(cè)，變壓器低壓側(cè)由四根單芯的橡皮絕緣電線作進(jìn)戶線引至低壓配電屏。

考慮到工程的整體美觀效果，輸水洞電源由低壓配電屏出線經(jīng)電纜直埋至大壩，過壩頂穿鋼管經(jīng)過大壩防浪墻上的電纜預(yù)留槽至輸水洞工作橋，再沿工作橋橋面板下穿鋼管至閘室內(nèi)動力配電箱；由于節(jié)制閘和退水閘設(shè)置在水庫大壩下游的灌渠上，而且離大壩較遠(yuǎn)，渠頂不方便設(shè)置電纜預(yù)留槽（孔），所以節(jié)制閘和退水閘電源分別由輸水洞啟閉機(jī)室內(nèi)的動力配電箱采用單芯電線架空引入，在輸水洞啟閉機(jī)旁設(shè)出線桿，沿途每隔50 m設(shè)一根電桿，分別在節(jié)制閘和退水閘室旁各設(shè)一根終端桿，電源沿終端桿引下進(jìn)入節(jié)制閘和退水閘室內(nèi)的動力配電箱；大壩照明配電箱安裝在低壓配電室內(nèi)，大壩照明電源由低壓配電屏出線經(jīng)電纜暗敷到大壩照明箱，照明電纜由大壩照明配電箱穿管引出，沿工作橋面板下方穿鋼管進(jìn)入大壩內(nèi)側(cè)的電纜預(yù)留槽，然后引至各照明燈具。各條電纜在經(jīng)過溢洪道工作橋時沿橋板下面穿管敷設(shè)。

為確保水庫汛期閘門的正常啟閉及防汛搶險、照明的應(yīng)急需要，擬選用一臺小型柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。

3.2變壓器容量選擇

3.2.1管理區(qū)用電

考慮管理區(qū)職工住戶及辦公的用電情況，其視在功率之和約為15 kVA。

3.2.2輸水洞、節(jié)制閘及退水閘用電

輸水洞為單孔閘，選用工作閘門啟閉機(jī)及檢修閘門啟閉機(jī)各一臺，啟閉機(jī)配套電動機(jī)功率為3.00 kW；節(jié)制閘和退水閘各選工作閘門啟閉機(jī)一臺，啟閉機(jī)配套電動機(jī)功率均為3.00 kW，考慮工作閘門和檢修閘門不可能都同時工作，所以啟閉機(jī)配套電動機(jī)總功率為9.00 kW；另有三個啟閉機(jī)閘室內(nèi)、外照明約有1.00 kW。

考慮到三扇閘門不可能同時工作，一般都是兩扇同時工作，所以輸水洞、節(jié)制閘及退水閘正常用電功率之和約為7.00 kW。

3.2.3大壩照明用電

大壩照明共用15根桿，每根桿照明燈具功率為2×250 W，所以大壩照明功率為7.50 kW。

3.2.4施工臨時用電

考慮工程施工期無大型用電設(shè)備，其視在功率之和約為15 kVA。

上述四種用電分為工程施工期用電和工程竣工后水庫運行期用電。工程施工期用電即管理區(qū)用電和施工臨時用電，擬選用變壓器容量為30 kVA；工程竣工后水庫運行期用電即管理區(qū)用電、大壩照明、輸水洞、節(jié)制閘及退水閘用電，擬選用變壓器容量為50 kVA。考慮到各電氣設(shè)備用電的同時系數(shù)較小，所以選用一臺容量為30 kVA的變壓器作為庫區(qū)用電。

3.3主要輸電線路選擇

3.3.1高壓架空線路設(shè)計

高壓架空線路由管理所附近的10 kV農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)引入，接入點至變壓器高壓線經(jīng)過區(qū)域?qū)俜蔷用駞^(qū)。根據(jù)當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門要求使用架空線路導(dǎo)線允許的最小截面，選用鋼芯鋁絞線作為高壓架空線。

3.3.2輸水洞電氣設(shè)計

考慮工程美觀及防止輸電線被盜，低壓饋線屏出線去輸水洞的輸電線采用電力電纜直埋敷設(shè)進(jìn)入大壩防浪墻上的電纜預(yù)留孔至輸水洞工作橋，沿工作橋橋面板下穿鋼管至動力配電箱；由于節(jié)制閘和退水閘設(shè)置在水庫大壩下游的灌渠上，而且離低壓配電室較遠(yuǎn)，相對離輸水洞較近，為了節(jié)省投資，節(jié)制閘和退水閘電源分別從輸水洞啟閉機(jī)室內(nèi)的動力配電箱引接，且渠頂不方便設(shè)置電纜預(yù)留槽（孔），所以采用架空電線引入。根據(jù)輸水洞、節(jié)制閘與退水閘用電設(shè)備正常工作最大功率之和，考慮輸電線路輸送距離，選用電力電纜型號。

輸水洞閘門、節(jié)制閘閘門及退水閘閘門均進(jìn)行可視化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的建設(shè)，不僅實現(xiàn)閘門現(xiàn)地、遠(yuǎn)程自動控制，而且能通過視頻進(jìn)行聯(lián)動，實時查看閘門動作情況，確保閘門運行安全；另外通過布置在不同部位帶紅外功能攝像頭（球機(jī)、槍機(jī)）實現(xiàn)全天候值守，為管理者實時掌握監(jiān)視部位建筑物安全和財產(chǎn)安全。控制系統(tǒng)設(shè)置在水庫管理中心控制室。

3.3.3大壩照明電氣設(shè)計

大壩照明配電箱設(shè)置在低壓配電室內(nèi)，電源由低壓配電屏直接引入，考慮到輸電線路較短，不再另選型號，就采用與管理區(qū)輸電同一型號的電力電纜，輸電線路較短電壓損失可忽略不計。大壩照明采用15根桿，每根桿燈功率為2×250 W，采用分片、分相照明。燈具為H0/DG-86-822，桿高6 m，第一、二、三根桿分別布置在大壩內(nèi)側(cè)的0+000、0+075及0+166處，第十五根桿布置在1+228處，其它燈具分別設(shè)置在大壩內(nèi)側(cè)的35 kV高壓桿右側(cè)3 m處，各燈桿均座落在水庫大壩內(nèi)側(cè)防浪墻上，桿基礎(chǔ)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，埋深1.50 m，燈具接線保護(hù)接零，燈座基礎(chǔ)防雷接地電阻要求實測＜10 Ω，若不滿足要求另加接地極。

3.4防雷保護(hù)

雷電侵入波防護(hù)采用閥式避雷器。

控制室接地采用集中接地裝置，屋頂避雷帶、變壓器中性點工作接地分別獨立接地網(wǎng)，其接地電阻≤4 Ω。

輸水洞、節(jié)制閘及退水閘屋面設(shè)避雷帶防直擊雷（避雷帶改為φ10鍍鋅圓鋼）。采用φ10鍍鋅圓鋼引下線至閘墩鋼筋，用構(gòu)筑物中的自然接地體取代，接地電阻≤4 Ω。

低壓架空線路由于出線桿及終端桿都低于附近的建筑物（2層樓房），所以不考慮增設(shè)避雷設(shè)備。

（責(zé)任編輯：潘俞靜）

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