大型水電站施工用電系統設計問題分析與預防措施

王 剛，史寶平，王 偉，薛萬軍

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川省成都市 610051）

1 工程概況

該大型水電站位于四川省涼山彝族自治州西昌市、鹽源縣的交界處，是繼錦屏二級水電站之后，錦屏一級水電站的又一補償電站。是雅礱江水電基地下游卡拉至江口河段規劃的5個梯級電站之一。根據地理位置和國家電網的輸電規劃，大型水電站與錦屏一、二級水電站作為一組電源，通過西昌平臺供電川渝及華東。裝機容量達到240萬千瓦，多年平均發電量約118.7億kWh。工程靜態投資約160億元。工程主體建設工程包括地下廠房和碾壓混凝土大壩。

該水電站永久施工用電工程主要包括電源引接系統和場內供電系統。作為施工必要條件，水電站施工用電網絡（以下簡稱施工電網）是水電站建設前期必須完成的工作之一[1-3]。電源引接系統包括施工現場一座110kV中心變電站、32km110kV馬官線（西昌馬道變電站—大型中心變電站）和110kV馬道變電站出線間隔擴建工程。變電站安裝兩臺型號為SSZ10-20000/110三相三圈（110/35/10kV）有載調壓充油自冷電力變壓器。110kV馬官線為單回線路設計，總長32.319km。馬道變電站擴建該間隔作為大型110kV施工用電引入點，新增SF6斷路器等設備。

場內供電系統包括施工現場兩座35kV變電站，分別安裝兩臺SC10-16000/35和兩臺SC10-1600/35三相雙線圈風冷干式變壓器。供電線路為19km的35kV線路和13km的10kV線路。

2 工程設計不足之處及處理建議

2.1 場內供電系統未設計必要的公用線路

許多水電施工供電系統僅考慮變電站及其電源引入建設，不考慮引變電站出線建設問題，施工單位直接從出線柜引接電源。大型施工用電工程初步設計也未考慮引出線建設問題，后來發現一些工期較短或負荷較小的用戶自行架設的線路安全標準較低，經常出現倒桿、接地和相間短路等故障，導致停電范圍擴大。為此，在場內供電系統工程完工后，又架設了13km的10kV公用線路，除一些臨時工程和小用戶的用電可以直接接在公用線路上外，還可作為其他較大工程項目必要的備用電源。這樣使工區供電網絡簡單化，減少電網事故的發生。除此之外，將變電站的10kV出線柜均增加了引出線，供工期長且負荷大施工單位使用。這樣施工單位可以不需要進入變電站，直接從出線構架上引接負荷，也便于變電站內的正常管理。

所以，施工電源工程設計應根據具體情況考慮變電站的引出線和電網公用線路建設，確保電網運行安全，促進工程順利進展。

2.2 中心變電站35kV高壓配電室通風孔設計位置過高

中心變電站35kV系統開關采用為SF6斷路器，SF6氣體比空氣重。35kV配電室通風設計將排風扇設計在較高的位置上，因氣體泄漏或其他原因使集聚在地面附近的SF6氣體難以通過排風扇排向室外。施工完成后在靠近配電室地面的位置增加排風孔。這也是在進行設計和審查技術文件工作中忽視行業規范的一例。

2.3 埋設的高壓電纜受損

高壓電纜敷設后應及時裝設標志牌。在大型施工用電的設計圖中未考慮此問題，施工單位埋設電纜后也沒有設置相應標志。當其他單位在埋設的電纜附近施工時損傷了高壓電纜，所幸電纜尚未帶電，沒有危及人身安全，電纜受損不嚴重，稍加處理就恢復了正常使用。所以，除了現場施工和管理人員嚴格執行行業規程規范外，深入細致的設計工作也是確保施工安全和設備安全的重要環節。

2.4 金屬門窗和樓梯未接地

設計中未考慮將變電站金屬門窗、鋼樓梯與接地網可靠連接，土建工程完工后進行補救時，只有在金屬門窗和鋼樓梯的表面，用金屬線重新與接地網相連，雖然達到接地效果，但影響美觀。

3 電氣設備采購中出現的問題及整改措施

3.1 部分設備尺寸與現場尺寸不對應

中心變電站10kV母線橋是配電室墻壁與配電柜之間的防護遮欄。由于供貨廠家原因使母線橋尺寸短20cm，到現場后無法安裝而又急需供電，無奈之下將裸露的母線用絕緣材料包扎，并做好其他安全防護措施后先行送電，之后利用停電機會用20×20槽鋼續接后方正常運行。

在安裝35kV開關柜母排時，發現部分母排過短且螺孔錯位，最后只有在現場重新加工。現場的加工條件終究是有限的，處理起來費時又費事，而且整體效果不甚理想。

造成尺寸錯誤和螺孔錯位的主要原因是廠家在設備出廠前未進行組裝。所以，對于一些在出廠前必須進行組裝和調試的項目，應引起業主的重視，防止廠家簡化或省略必要的工序。

3.2 個別生產廠家供貨不及時影響工程進度

在采購大型中心變電站10kV和35kV高壓開關柜過程中，由于廠家供貨遲緩，最后一批設備到場較合同工期拖延了3個多月，給業主的工作協調和承包商施工安排帶來極大的影響。

所以，能否選擇到信譽高、管理水平高的生產廠家，也對工程管理成本和工程進度有直接的影響。當然，正確選擇設備廠家也離不開深入細致的調研工作。

4 設備運行維護中出現的問題及整改建議

大型水電站施工用電工程自投運以來，沒有發生因設備故障引發的大范圍停電事故和人身傷亡事故，但在運行的兩年多時間里，仍因設備質量問題發生一些故障。

4.1 中心變電站10kV母線TV柜避雷器爆炸導致母線短路

2006年7月8日晚10時許，因10kV供電線路接地故障引起10kV避雷器擊穿爆炸，導致母線10kV 母線三相短路。事故主要原因是微機消諧裝置未對基波諧振進行消諧，致使接地故障引發諧振過電壓，伴隨線路有間歇電弧接地過電壓，導致避雷器頻繁動作和過熱。又因避雷器為組合式，相間距較小，電弧造成三相短路，引發爆炸。而10kV系統無母線保護，只能由主變壓器后備保護動作跳開母線進線斷路器，所以短路持續時間較長，母線電壓互感器開關柜體燒損嚴重。隨后聯系廠家進行處理，并建議廠家將組合式避雷器改為分相式，以增大相間距，避免電弧引起造成三相短路。

由于微機消諧裝置無法消除工頻諧振過電壓，運行維護單位暫時在電壓互感器開口三角電壓Uo處并聯一100W燈泡作為消諧措施。根據廠用電10kV諧振產生的機理，為徹底消除此諧振過電壓，可以加裝一種基于DSP 的新型智能消諧裝置，它能夠有效地消除廠用電中由于TV與對地電容所產生的基波諧振進行消諧，而且該裝置控制簡單、經濟性好，對于10kV配電系統非常實用。

4.2 110kV大型中心變電站VQC主板燒壞

VQC是電壓無功智能控制裝置，用于110kV中心變電站補償電容器的控制。正常運行時VQC裝置是不工作的，其使用壽命應該很長。但實際在投入運行時間不長，就發現VQC主板燒壞，令人感到蹊蹺。

經過檢查發現問題出在VQC裝置供電電源上。設計院設計電容器的保護動作信號電壓為220V，而VQC板廠家提供的動作信號電壓卻是24V。電壓等級不對應是燒壞VQC裝置的直接原因，但在投運前的調試中為什么沒有發生VQC主板燒壞現象呢？究其原因，可能VQC主板抗載能力較強且通電時間較短的緣故。

導致VQC主板燒壞的原因主要是廠家未按設計電源電壓供貨，其次是施工單位安裝時只是按照設計圖紙施工，忽視了電源電壓與設計工作電壓的一致性。

5 結束語

雅礱江大型水電站施工用電工程從規劃、設計、招標、施工到投入運行和竣工驗收，是國內大型水電站都需要經歷的一個過程，希望通過本文對其他施工用電工程建設有所參考或借鑒。

[1] 曾杰，劉東．大型水電站施工用電經濟性與可靠性探討[J]．電氣應用，2005，24（7）：67-69．ZENG Jie，LIU Dong．The electricity economy and construction of large hydropower station reliability study [J]．Electrical Applications，2005，24（7）：67-69．

[2] 左新南．水電站外來施工電源的引接 [J]．廣西電力，2004（4）．ZUO XinNa． Hydropower station construction power led by [J]．Journal of Guangxi Electric Power，2004（4）．

[3] 李海．大中型水電站施工用電系統總降壓站的設計[J]．云南水力發電，2003，19（4）．LI Hai． Large and medium-sized hydropower station construction general voltage power system design [J]． Journal of Yunnan Hydropower，2003，19（4）．

[4] 葉靈．楊房溝水電站施工供電工程EPC總承包實踐[J]．人民長江，2016，20：8-10．YE Ling． Yang fang gou hydropower station construction engineering EPC general contracting practice [J]． The People of the Yangtze River，2016，20 ：8-10．

[5] 魏顏海． 淺談兩河口水電站工程施工用電安全管理[J]．建筑安全，2016，11：62-63．WEI Yanhai． Introduction to Lianghekou hydropower station construction for safety management [J]． Journal of Construction Safety，2016，11：62-63．

[6] 王永富，尚攀，楊如仙． 白鶴灘水電站開挖施工安全文明標準化[J]．水利水電技術，2015，9：38-41．WANG Yongfu，SHANG Pan，YANG Ruxian． Crane excavation of letan hydropower station construction safety civilization standardized[J]． Journal of Water Resources and Hydropower Technology，2015，9：38-41．

[7] 何有良． 觀音巖水電站施工期安全用電管理[J]．云南水力發電，2014，04（3）：59-61．HE Youliang． The guanyin rock hydropower station during the construction safe management [J]． Journal of Yunnan Hydropower，2014，2014（3）： 59-61．