錦屏一級(jí)水電站離相封閉母線(IPB)招標(biāo)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

秦 瑩，穆 焜，李 勇

(中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

錦屏一級(jí)水電站電氣主接線方式為：發(fā)電機(jī)-變壓器組采用單元接線，6臺(tái)發(fā)電機(jī)分別接6組單相變壓器，500kV側(cè)采用4/3和雙斷路器的混合接線方式。

地下廠房為典型的三洞室結(jié)構(gòu)(主廠房、主變洞室和尾水調(diào)壓室)，主廠房和主變洞室通過6條母線洞相連。發(fā)電機(jī)額定電壓為20kV，發(fā)電機(jī)出口設(shè)置發(fā)電機(jī)斷路器(GCB)，主變壓器采用單相變壓器組。離相封閉母線及其附屬設(shè)備布置見圖1、2。離相封閉母線由主廠房電氣夾層(高程1 640.90m)風(fēng)罩引出經(jīng)母線洞至主變洞室主變層(高程1 646.90m)與主變壓器相連。勵(lì)磁變壓器布置在主廠房發(fā)電機(jī)層(高程1 646.90m)，PT柜及PT&LA柜、發(fā)電機(jī)斷路器布置在母線洞高程1 640.90m層，廠用高壓變壓器布置在母線洞高程1 646.90m層。

2 IPB及其附屬設(shè)備招標(biāo)設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)電壓回路的電壓互感器、避雷器和部分CT可隨發(fā)電機(jī)斷路器成套提供，但具有價(jià)格高、檢修維護(hù)相對(duì)復(fù)雜、高度集成后元件故障相互影響相對(duì)較大的缺點(diǎn)，因此推薦本電站CT和電壓互感器隨IPB供貨。

發(fā)電機(jī)最大容量為700MVA，功率因數(shù)0.925，額定電壓20kV。本電站IPB布置高程為1 664.40～1 656.00m，IPB在使用地點(diǎn)的允許載流量和絕緣水平應(yīng)進(jìn)行海拔修正，綜合電站IPB參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和制造廠設(shè)備參數(shù)后本電站IPB各回路主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2.1 IPB及其附屬設(shè)備結(jié)構(gòu)選擇

關(guān)于IPB及其附屬設(shè)備結(jié)構(gòu)的選擇，本文僅介紹本電站招標(biāo)設(shè)計(jì)中具有一定特點(diǎn)的方面，包括主回路電流互感器設(shè)置、伸縮節(jié)設(shè)置、可拆連接結(jié)構(gòu)及特殊專用工具采購(gòu)。

2.1.1 IPB本體基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)電站IPB參數(shù)水平、IPB制造能力和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，IPB本體基本結(jié)構(gòu)為技術(shù)成熟和工程應(yīng)用豐富的型式：

(1)IPB型式：全連式離相封閉母線；

(2)導(dǎo)體和外殼結(jié)構(gòu)：圓形；

(3)絕緣子結(jié)構(gòu)：三絕緣子支撐；

(4)冷卻方式：自然冷卻；

(5)接地方式：多點(diǎn)接地。

2.1.2 主回路電流互感器設(shè)置

根據(jù)保護(hù)、測(cè)量和監(jiān)控需要，主回路CT的配置見圖1。

在前期從與制造廠的技術(shù)交流中了解到：對(duì)于變比為30 000A/1A的CT，為便于安裝，TPY級(jí)CT一般1只帶1個(gè)二次繞組，其單只重量已達(dá)500～600kg，厚度260～300mm；其余保護(hù)等級(jí)CT一只可帶1個(gè)或2個(gè)二次繞組，帶1個(gè)二次繞組的CT重量約為350kg，厚度為260～300mm，帶2個(gè)二次繞組的CT重量約為450～500kg，厚度為260～300mm(直徑比1個(gè)二次繞組的CT要大)。

若CT全部帶1個(gè)二次繞組，其尺寸和重量較

表1 發(fā)電機(jī)電壓各回路IPB主要技術(shù)參數(shù)

小，便于安裝和檢修。若CT部分帶2個(gè)二次繞組，可減小CT數(shù)量，但CT重量較重又增加了CT的型號(hào)，而且受主接線的影響此種方案的投資減少不多。經(jīng)綜合比較，錦屏一級(jí)電站采用的方案是每只CT帶1個(gè)二次繞組。

由于CT采用1個(gè)二次繞組還是2個(gè)二次繞組在價(jià)格上有差異，因此在招標(biāo)文件中明確每只CT二次繞組的數(shù)量。

2.1.3 伸縮節(jié)設(shè)置

根據(jù)GB/T8349-2000，伸縮節(jié)設(shè)置原則如下：

(1)母線長(zhǎng)度超過20m的直線段；

(2)不同基礎(chǔ)連接段；

(3)IPB與設(shè)備連接處。

根據(jù)上述原則，電站在IPB與各設(shè)備(發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變壓器、PT柜、發(fā)電機(jī)斷路器、PT&LA柜、廠高變和主變壓器)連接處，不同基礎(chǔ)建筑物連接段(主廠房和母線洞間、母線洞和主變洞間)，以及母線長(zhǎng)度超過20m的直線段設(shè)置了伸縮節(jié)。

投標(biāo)人對(duì)IPB與設(shè)備連接處、直線段超過20m設(shè)置伸縮節(jié)的要求是很清楚的，但投標(biāo)人不一定清楚哪些地方是不同基礎(chǔ)的連接段。為了便于合同順利執(zhí)行，宜在招標(biāo)文件中對(duì)伸縮節(jié)設(shè)置位置和數(shù)量進(jìn)行明確的規(guī)定，并在供貨范圍和分項(xiàng)報(bào)價(jià)表中予以列出。

2.1.4 母線可拆連接結(jié)構(gòu)設(shè)置

根據(jù)電站IPB和主變壓器的布置，母線可拆連接結(jié)構(gòu)分兩種：電流互感器(CT)檢修和安裝可拆連接結(jié)構(gòu)；主變壓器檢修和安裝可拆連接結(jié)構(gòu)。現(xiàn)分述如下：

(1) CT檢修和安裝可拆連接結(jié)構(gòu)。本電站主回路和分支回路CT均裝設(shè)在IPB中，由IPB制造廠提供。

勵(lì)磁和廠高變分支回路CT可以利用IPB與設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)處的斷口進(jìn)行安裝和檢修。

從電氣接線圖(圖1)和布置圖(圖2)可知，主回路CT分3組布置：發(fā)電機(jī)至勵(lì)磁變段一組、勵(lì)磁變至發(fā)電機(jī)斷路器段一組以及發(fā)電機(jī)斷路器至主變壓器段一組，每組CT數(shù)量分別為每相3只、4只和3只。

圖1 錦屏一級(jí)電站IPB電氣接線示意

由于發(fā)電機(jī)至勵(lì)磁變段CT數(shù)量多、CT布置寬度尺寸大、發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)空間狹小，因此不便利用IPB與發(fā)電機(jī)連接結(jié)構(gòu)的斷口進(jìn)行CT安裝和檢修。本電站在電氣夾層下游側(cè)通道段IPB單獨(dú)設(shè)置CT檢修和安裝可拆連接結(jié)構(gòu)，斷口兩側(cè)分別布置2只和1只CT，CT采用下拆方案，利用隨IPB供貨的短路試驗(yàn)裝置的液壓升降小車可方便地進(jìn)行CT的安裝和檢修。

由于本電站發(fā)電機(jī)斷路器為ABB公司的HEC 7S斷路器，HEC 7S結(jié)構(gòu)上只能滿足斷口不超過300mm的CT拆除，因此勵(lì)磁變至發(fā)電機(jī)斷路器段CT和發(fā)電機(jī)斷路器至主變壓器段CT不能布置在發(fā)電機(jī)斷路器兩側(cè)，不能利用IPB與斷路器的連接結(jié)構(gòu)的斷口進(jìn)行CT的安裝和檢修，而只能設(shè)置單獨(dú)的CT檢修和安裝可拆連接結(jié)構(gòu)。

(2) 主變壓器檢修和安裝可拆連接結(jié)構(gòu)。為提高主變壓器抗震性，主變壓器不帶小車(小車高度580mm)安裝。由于IPB為上進(jìn)與變壓器低壓套管連接，為了保證IPB安裝完成后，當(dāng)主變壓器檢修時(shí)能夠方便地將變壓器拆出， IPB的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足接口拆除后，主變壓器能夠帶小車運(yùn)出。IPB設(shè)計(jì)方案有2種：方案1是連接接口的端子斷口長(zhǎng)度應(yīng)大于小車高度(580mm)；方案2是在水平段設(shè)置一個(gè)可拆斷口，水平段可拆斷口和IPB與主變壓器連接斷口拆開后，將此L形母線段移開，主變壓器即可順利運(yùn)出。方案1的缺點(diǎn)是斷口較長(zhǎng)，需要充分考慮電動(dòng)力對(duì)端子和軟連接的影響；優(yōu)點(diǎn)是減少了一個(gè)可拆斷口。方案2連接端子、軟連接的制作更方便，但是增加了一個(gè)可拆斷口，且拆卸元件較多。綜合考慮，本電站IPB設(shè)計(jì)采用了方案1。

2.1.5 特殊專用工具

結(jié)合二灘水電站的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，為方便短路試驗(yàn)裝置的搬運(yùn)，錦屏一級(jí)電站采購(gòu)了專用液壓升降小車。此小車具有升降功能、帶萬向轉(zhuǎn)輪，頂部設(shè)短路試驗(yàn)裝置的固定架，并有足夠的承載力和起升高度。小車除用于短路試驗(yàn)裝置的運(yùn)輸和安裝外，同時(shí)可以用于CT的拆裝。

2.2 IPB布置及與其它設(shè)備的連接

2.2.1 IPB的總體布置

錦屏一級(jí)電站IPB的總體布置見圖2。

IPB布置首先要確定的是相間距。根據(jù)制造廠介紹，焊接時(shí)兩相IPB外殼間的最小距離一般為250mm ，規(guī)范DL/T 5222第7.4.9節(jié)要求最小距離為230mm，因此本電站IPB可取的最小相間距為1 800mm。由于發(fā)電機(jī)在IPB招標(biāo)前已完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)主引出線相間距為1 850mm，為方便IPB與發(fā)電機(jī)主引出線的連接，本電站的IPB相間距定為1 850mm。

2.2.2 IPB與其他設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)

除GCB外，IPB與其他設(shè)備連接均采用軟銅編織帶，連接時(shí)需注意斷口的長(zhǎng)度、連接端子的開孔位置和尺寸，以及螺接面的接觸電流密度。IPB與GCB的連接有如下特點(diǎn)：

(1)連接使用的是銅箔疊成的Ω形伸縮節(jié)，并需要按GCB要求配制支撐環(huán)/片。

圖2 離相封閉母線剖面布置示意

(2)需要注意的是，Ω形伸縮節(jié)過GCB外殼開孔處時(shí)對(duì)安全凈距的要求。計(jì)及海拔修正后，相對(duì)的安全凈距為193mm。FKG1X-V、HECS-130xxLp和HEC 7S外殼側(cè)面標(biāo)準(zhǔn)開孔尺寸均不能滿足要求，因此在GCB招標(biāo)文件中，應(yīng)要求GCB外殼開孔尺寸適應(yīng)與IPB的連接(若不提出此要求，GCB廠家會(huì)拒絕提供非標(biāo)產(chǎn)品)。本電站GCB采用HEC 7S，為適應(yīng)與IPB的連接，其外殼側(cè)面開孔尺寸由標(biāo)準(zhǔn)值φ1 250mm調(diào)整為φ1 350mm。

(3)根據(jù)目前AREVA和ABB兩家GCB生產(chǎn)廠家的要求，GCB兩側(cè)的第一處IPB支撐結(jié)構(gòu)均要布置在GCB外殼一定距離范圍內(nèi)(例如HEC7S為2m)，且一側(cè)為固定支撐，一側(cè)為滑動(dòng)支撐，以防止IPB熱膨脹應(yīng)力作用到GCB上。固定支撐的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)與滑動(dòng)支撐有差異，最好能夠在招標(biāo)文件中做出要求，以避免后期設(shè)計(jì)中增加協(xié)調(diào)工作量。

2.3 招標(biāo)文件編制應(yīng)注意的問題

在招標(biāo)文件編寫時(shí)，應(yīng)特別明確下列項(xiàng)目并在商務(wù)部分對(duì)其分別報(bào)價(jià)，以利合同執(zhí)行：

(1)確定主母線、Δ分支母線和分支母線的長(zhǎng)度；

(2)確定各母線與各設(shè)備連接處的供貨分界；

(3)由于母線伸縮節(jié)的數(shù)量對(duì)價(jià)格影響較大，因此在招標(biāo)時(shí)就應(yīng)確定母線伸縮節(jié)的數(shù)量和位置；

(4)確定主回路CT的數(shù)量和每只CT所帶副繞組的數(shù)量；

(5)明確勵(lì)磁分支和廠用分支CT的供貨方是否在IPB供貨范圍內(nèi)；

(6)由于可拆斷口的數(shù)量對(duì)價(jià)格影響較大，因此在招標(biāo)時(shí)就應(yīng)確定可拆斷口的數(shù)量和位置；

(7)確定防結(jié)露裝置的型式，主要是因?yàn)椴煌褪降姆澜Y(jié)露裝置價(jià)格差異很大，可以規(guī)定一種必須報(bào)價(jià)的方案，另外制造廠可推薦其它型式進(jìn)行報(bào)價(jià)，具體采用哪種方式在合同談判時(shí)確定；

(8)若采用在線溫度檢測(cè)裝置，應(yīng)在招標(biāo)文件中明確探測(cè)點(diǎn)的設(shè)置位置和數(shù)量、測(cè)溫裝置的型式。

3 結(jié)束語

本文從IPB結(jié)構(gòu)、布置對(duì)外連接等方面對(duì)錦屏一級(jí)水電站離相封閉母線的招標(biāo)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并對(duì)招標(biāo)文件編寫時(shí)應(yīng)注意的問題提出了一些建議，僅供各位同行參考。

[1] 北京電力設(shè)備總廠.GB/T 8349-2000《金屬封閉母線》[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.

[2] 阜新封閉母線廠,沈陽變電壓器研究所.JB/T 9639-1999《封閉母線》[S].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

[3] 能源部電力建設(shè)研究所.GBJ 149-1990 《電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1990.

[4] 東北電力設(shè)計(jì)院.DL/T 5222-2005 《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》[S].北京:中國(guó)電力出版社,2005.