肯斯瓦特水電站高壓配電裝置布置方案的探討

王衛(wèi)峰 王富強(qiáng)

【摘 ?要】本文論述水電站高壓配電裝置布置時(shí)，應(yīng)考慮的基本主要因素及需結(jié)合電氣主接線的形式特點(diǎn)、電站地形、水工設(shè)施的總體布置，合理布置電氣設(shè)備。文章中通過具體實(shí)際工程項(xiàng)目方案分析說明：主變壓器、110kV GIS開關(guān)站等設(shè)備布置，總體布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出水電站電氣布置時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)。供有關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

【關(guān)鍵詞】高壓配電裝置;布置;方案;探討

Abstract：In this paper，the basic factors that should be taken into account when the layout of high-voltage power distribution equipment of hydropower station are discussed，and combined the general layout of power station terrain and hydropower facilities with the form of electrical main wiring to arrange the electrical equipment reasonably.The main transformer，110kv GIS switch station，overall arrangement design and other equipment layout are analyzed through a specific project program in this paper.The announcements of the design of the hydropower station should be considered for the designers.

Keyword：High-voltage equipment ?Arrangement ?Project program ?Discussion

1工程概況

肯斯瓦特水利樞紐工程位于新疆瑪納斯河上，是兵團(tuán)最大的水利樞紐工程，水庫(kù)壩址位于瑪納斯河干流與支流清水河匯合口以下550m處，距下游已建的瑪納斯河一級(jí)電站引水渠首2km。距離石河子市78km，距離烏魯木齊市228km。

工程是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電的大Ⅱ型水利工程，總庫(kù)容1.88億m3，控制灌溉面積316.3萬畝，電站總裝機(jī)容量（1×10+3×30）MW，最大水頭121.67m，最小水頭84.33m，額定水頭95m;裝機(jī)容量10MW，單機(jī)供水，發(fā)電流量11.86m3/s，年均發(fā)電量2.703億kW.h。

2 水電站電氣主接線

水電站電氣主接線：

電站共4臺(tái)機(jī)組，總?cè)萘繛?00MW，發(fā)電機(jī)出口電壓10.5kV;變壓器兩臺(tái)容量為1×50 MVA和1×75MVA，電壓為121/10.5kV;兩臺(tái)機(jī)組分別與主變壓器接成擴(kuò)大單元接線。110kV側(cè)母線接成單母線分段接線。詳見“水電站電氣主接線圖”圖一。

3 水電站樞紐部分電氣設(shè)備的布置特點(diǎn)

水電站工程樞紐電氣設(shè)備的布置主要是對(duì)電站主、副廠房、中央控制室、主變壓器和開關(guān)站的相對(duì)位置作技術(shù)性的合理布置。樞紐電氣布置時(shí)，應(yīng)結(jié)合電站實(shí)際地形、地貌，水工建筑物、各部分廠區(qū)功能、用途等進(jìn)行設(shè)備場(chǎng)地的布置。

（1）考慮水電站長(zhǎng)期安全運(yùn)行要求。樞紐電氣布置應(yīng)保證運(yùn)行可靠，便于正常維護(hù)巡視，減少事故和故障的發(fā)生。

（2）必須與水電站的電氣主接線形式、機(jī)組臺(tái)數(shù)、機(jī)組容量等統(tǒng)籌考慮。

（3）必須結(jié)合考慮水電站初期發(fā)電及分期過渡的布置方案。

（4）主變壓器和開關(guān)站場(chǎng)地地設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)與主廠房一致。進(jìn)廠通道地面的高程應(yīng)盡量高于尾水最高洪水位。

（5）電氣裝置的安全凈距、通道與圍欄尺寸等均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50060-2008《3～110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，此外，在消防設(shè)計(jì)方面還應(yīng)符合防火規(guī)范的要求。

（6）在符合上述要求的情況下，電氣裝置應(yīng)盡量做到緊湊集中，連接的導(dǎo)體以減少電能損耗和降發(fā)生故障的機(jī)率。

（7）電氣設(shè)備布置時(shí)，也要根據(jù)電站所處地形條件、水工建筑物布置，做到整體的經(jīng)濟(jì)合理。

4 水電站主變壓器布置方式

壩后式廠房水電站的主變壓器布置方式：

（1）主變壓器布置在廠壩間靠主廠房側(cè)，高壓側(cè)可通過壩坡作為掛點(diǎn)引至開關(guān)站。此布置方式清晰，發(fā)電機(jī)電壓母線最短;注意主變與建筑部分防火設(shè)計(jì)要求。

（2）主變壓器布置在廠壩間靠主廠房側(cè)，高壓側(cè)設(shè)備戶內(nèi)布置在二層開關(guān)站，110kV出線設(shè)置到副廠房頂上，通過鋼構(gòu)架塔至終端鐵塔引出線路。此布置方式清晰，發(fā)電機(jī)電壓母線最短，便于110kV架空進(jìn)、出線引出設(shè)計(jì);注意主變與建筑部分防火設(shè)計(jì)要求。

（3）主變壓器布置在尾水平臺(tái)上，高壓側(cè)出線可利用廠房下游側(cè)墻埋設(shè)掛點(diǎn)引至至開關(guān)站。此布置可能增加尾水平臺(tái)的混凝土量;注意主變與建筑部分防火設(shè)計(jì)要求。

肯斯瓦特水電站為壩后式電站，主變壓器布置在廠壩間靠副廠房側(cè)，110kV出線高壓側(cè)通過在發(fā)電洞坡上立設(shè)輸電線路終端鐵塔引出線路，如下圖示二、三、四。

特點(diǎn)：主變壓器布置場(chǎng)地較大，充分利用廠房、壩間和廠房、發(fā)電洞間的空曠區(qū)域布置，設(shè)備布置緊湊，綜合造價(jià)低。

水電站主變壓器布置注意事項(xiàng)：

（1）主變壓器的布置應(yīng)使其盡量靠近發(fā)電機(jī)以減少大電流母線長(zhǎng)度，從而減少電能損耗，也可降低事故機(jī)率。

（2）主變應(yīng)有運(yùn)輸通道，應(yīng)鋪設(shè)軌道，可將變壓器運(yùn)入主廠房安裝間進(jìn)行檢修。應(yīng)按主變壓器的尺寸考慮軌道寬度、千斤頂位置、拉錨位置等。

（3）主變安裝位置下面設(shè)貯油坑，大小超過變壓器外輪廓尺寸1m，深度考慮鋪填卵石后，

能容變壓器油量的20%，坑底設(shè)油管可將油輸至事故集油池。公共集油池的容量，按最大的一臺(tái)充油電氣設(shè)備的全量確定。

（4）主變?nèi)萘枯^小時(shí)，不設(shè)水噴霧滅火裝置，主變附近應(yīng)設(shè)消火栓。

（5）油量為2500kg以上的油浸式變壓器之間，防火間距不應(yīng)小于下列規(guī)定：

110kV兩臺(tái)主變之間距離均超過8m，故中間不設(shè)防火墻;兩臺(tái)主變距10kV高壓開關(guān)室距離較近，故中間設(shè)防火墻。

（6）主變器的瓦斯繼電器側(cè)宜適當(dāng)墊高，使形成1.5%的坡度，以利瓦斯氣體流動(dòng)。

（7）不宜將主變壓器布置于跨越水工建筑物的伸縮或沉陷縫處。

5 110kV開關(guān)站的布置

對(duì)于地形較開闊的廠房水電站，開關(guān)站應(yīng)盡量靠近主變壓器布置，以便于運(yùn)行合理。

肯斯瓦特水電站為壩后式電站，通過方案比較，110kV GIS全封閉組合電器戶內(nèi)布置，占地面積小;抗暴風(fēng)雪、抗污濁、抗震好;運(yùn)行維護(hù)方便。因此，采用110kV配電裝置用GIS全封閉組合電器，共九個(gè)間隔，包括110kV母線電壓互感器間隔。

110kV開關(guān)站采用戶內(nèi)GIS設(shè)備，布置特點(diǎn)：設(shè)備間總體布置緊湊，綜合造價(jià)低。

如下圖示五、六。

6 結(jié)論

水電站高壓配電裝置布置時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合電氣主接線的形式特點(diǎn)、電站區(qū)域地形、水工建筑設(shè)施的總體布置特點(diǎn)，合理的進(jìn)行變壓器設(shè)備、110kV升壓站、10kV配電設(shè)備電氣設(shè)備布置;應(yīng)該進(jìn)行多方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較，要以現(xiàn)有的電氣基礎(chǔ)資料為依據(jù)，細(xì)致的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》 電氣一次部分 水利出版社 編 1982年。

[3] 《中小型水電站電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 許建安主編 中國(guó)水利出版社 ?2002年。

作者簡(jiǎn)歷：

王衛(wèi)峰，1968年9月8日，男，50歲，漢族，陜西省藍(lán)田縣，職稱：高級(jí)工程師，技術(shù)職務(wù)：院專業(yè)副總工;文化程度本科，從事電力工程設(shè)計(jì)工作，30年。

王富強(qiáng) 23歲，男，專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。