績溪電站柴油發電機容量選型設計

范傳青 李立秋 胡 磊

(安徽績溪抽水蓄能有限公司，安徽 績溪 245300)

0 引言

績溪電站是一個純抽水蓄能電站，由于前期施工電源為單電源進線，考慮到前期施工用電的可靠性，同時考慮今后電站建成后滿足相關機組啟動、滲漏排水、消防安全等用電負荷，遂考慮基建期設置柴油發電機作為備用電源，施工結束后轉為永久運行設備。

1 柴油發電機簡述

根據DL/T 5164—2002水力發電廠廠用電設計規程第5.1.5款規定：“對擔任系統峰荷、經常全廠停機的特別重要的大型水電廠或抽水蓄能電廠，如有可能與系統失去聯系，又無其他可靠的廠用電外來電源，致使機組無法啟動，影響大壩度汛安全或廠房可能被淹及人身或設備安全時，經技術經濟比較論證，可設置柴油發電機組或逆變電源裝置作應急電源(包括黑啟動電源)”，及NB/T 35044—2014水力發電廠廠用電設計規程第3.1.2款規定：“除了工作電源間相互備用和系統倒送電外，大、中型水電廠還應設置廠用電備用電源。廠用電備用電源的引接方式包括：1)從水電廠高壓聯絡(自耦)變壓器的第三繞組引接；2)從地區電網或保留的施工變電站(由地區網絡供電的)引接；3)從臨近水電廠引接；4)從水電廠的升高電壓側母線引接(主要用于高壓母線電壓等級為110 kV及以下)；5)柴油發電機組”。本電站是一個純抽水蓄能電站，雖然按保留施工電源作為廠用電的備用電源，但其為地區電源，可靠性無法保證，遂考慮備用電源通過柴油發電機來供電。

2 供電范圍

柴油發電機組供電范圍包括相關機組啟動、滲漏排水、消防安全等用電負荷。

3 運行方式

柴油發電機機組選擇高壓柴油發電機，主要供廠用電系統的備用母線段。

4 負荷統計

機組啟動負荷見表1。

滲漏排水負荷見表2。

消防安全負荷見表3。

5 柴油發電機容量選擇

在柴油發電機容量選型中，滲漏排水泵選型未考慮壓力鋼管旁通管閥門破損、技術供水管破裂等極端情況，容量僅按照巖壁滲水和機電設備排水設計。滲漏集水井內滲漏排水泵工作水位距離報警水位約70 m3，按照415 m3/h進水量計，約10 min充滿，2臺滲漏排水泵的排水量大于415 m3/h。因此柴油發電機容量按滿足2臺滲漏排水泵容量+消防負荷的要求進行選擇，同時按1臺運行，1臺啟動的方式進行校核。

表1 機組啟動負荷

表2 滲漏排水負荷

對于電動機正常運行狀態功率因素cosφD=0.8，效率ηD=0.8計；按起動狀態cosφDQ=0.4，起動電流倍數考慮電子軟起動，按2.2倍計，見表4。

對于消防負荷，按功率因數cosφj=0.8，效率ηD=0.9計。

1)根據《電力工程電氣設計手冊》柴油發電機容量選擇及電壓降計算公式計算長期連續運行所需要的容量：

2臺滲漏排水泵容量+消防負荷：

K1tgφ=K2tgφ1.25×tgcos-10.8=0.937 5。

pc=1.25∑PD+1.25∑PJ=

1.25×(280×2+264)=1 030 kW。

Qc=0.937 5∑PD+0.937 5∑PJ=

0.937 5×(280×2+264)=772.5 kvar。

其中，K1為電動機正常運行時的功率因素；K2為電動機正常運行時的效率；Sc,pc,Qc分別為長期連續運行負載的視在功率,kVA，有功功率,kW，無功功率,kvar；∑PD為連續運行的電動機額定功率之和，kW；∑PJ為連續運行靜止負荷之和，kW。

表3 消防安全負荷

表4 計算用參數表

2)計算電動機起動所需容量(電動機采用軟起動)。

考慮1臺滲漏排水泵啟動，1臺水泵運行+消防負荷：

Pzq=1.375×280×1+1.25×280×1+1.25×264=1 065 kW。

Qc=3.15×280×1+0.937 5×280×1+0.937 5×264=1 392 kW。

其中，K3為當機組運行在非標準大氣狀況時，柴油機的功率修正系數。在工程中，可近似按海拔每增高1 000 m，柴油機功率下降10%計算；Pzq為成組起動負荷，kW；Szq為成組起動負荷容量，kVA；Qc為成組起動負荷容量，kVA。

3)根據以上計算，選擇1 600 kW柴油發電機組，cosφ=0.8。

Pfe=1 600>pc=1 030 kW。

Qfe=1 200>Qc=772.5 kW。

其中，Sfe為柴油發電機組的額定視在功率，kVA；Pfe為柴油發電機組的額定有功功率，kW；Qfe為柴油發電機組的額定無功功率，kvar；Sc為柴油發電機組的額定視在功率，kVA。

按短時過載能力校驗:

其中，SQM為成組起動或自啟動時負荷的最大值，kVA；KGF為發電機短時過負荷系數，KGF取1.5。

所以選用1 600 kW的柴油機能滿足短時過載能力。

進行自啟動電壓校驗:

其中：

滿足電動機自啟動時母線最低電壓不得低于額定電壓的75%的要求。因此，績溪電站選用1 600 kW的柴油發電機組。

6 結語

根據以上計算過程，績溪公司采用的柴油發電機組容量為1 600 kW，既考慮了施工階段的備用電源要求，同時也滿足了今后機組黑啟動和事故備用的要求。

參考文獻:

[1] NB/T 35044—2014,水力發電廠廠用電設計規程[S].

[2] DL/T 5164—2002,水力發電廠廠用電設計規程[S].

[3] 工業與民用配電設計手冊[Z].

[4] 水電站機電設計手冊電氣一次[Z].