磽磧水電站電氣一次設計簡介

曹錫楓

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 概 況

寶興河為青衣江主源，位于雅安地區北部。根據規劃，寶興河是一條以發電為主的河流，分六個梯級開發，加上青衣江上兩個梯級，總裝機容量940MW。銅頭、雨城、小關子電站已建成發電；寶興電站將于磽磧電站發電后相繼發電。

磽磧水電站是寶興河梯級的龍頭水庫電站，距寶興縣城約33km，距雅安市約251km。水庫具有年調節性能，調節庫容1.87億m3，電站保證出力87.7MW，多年平均發電量9.11億kW·h，裝機3臺，單機容量80MW，總裝機容量240MW。電站建成后電力送四川主網，主要供電區域為成都電網。電站在系統中承擔腰荷和峰荷。

2 接入系統方式

中國電力顧問集團西南電力設計院在磽磧水電站接入系統設計報告中，明確磽磧出線電壓為220kV等級，1回至崇州隆興開關站，線路截面為LGJ-2×400，線路長約125km。

3 電氣主接線

根據最終的電站接入系統方式、裝機容量及機組臺數和電站在系統的地位，技施設計階段的電氣主接線為：發電機電壓側采用3臺發電機組分與3臺三相雙線圈變壓器組成三個單元接線；220kV出線共二回，初期一回至崇州隆興開關站，一回預留，220kV側為單母線接線。

4 廠用電接線

磽磧水電站是寶興河梯級的龍頭水庫電站，在系統中具有較重要的地位，需擔任調峰任務，故要求廠用電接線應具有較高的可靠性。為此，廠區廠用電考慮三個獨立電源：從1號、3號發電機出口13.8kV電壓各引接一回電源作為廠用電的主供電源，從梯級電站共用的施工用電保留的10kV網絡上引接一回備用電源，該電源來自于銅頭電站35kV系統。

廠用電采用0.4kV一級電壓供電，根據負荷統計，廠區選用三臺容量為800kVA的干式變壓器。廠用負荷的供電采用雙層輻射式供電。對較大負荷如滲漏水泵等直接從廠用主屏供電。對負荷相對集中的部位，在現地設置動力屏或檢修動力箱供電，不僅便于現地設備操作，也可減少供電電纜長度，節省設備投資。

5 主要電氣設備選擇

主要電氣設備選擇原則為：在滿足正常運行、短路和過電壓等各種要求的前提下，選擇有成熟運行經驗、技術先進、運行維護方便和經濟合理的產品。由于電站廠址地處海拔1 583m以上，電氣設備外絕緣按海拔高程進行修正。

5.1 發電機的選擇

電站的額定水頭490m，選用東芝水電設備(杭州)有限公司的水輪發電機組，并同時提供機組輔助設備，發電機控制、保護設備等。

發電機主要技術參數如下：

型號： SF80-10/4160

額定功率/額定容量： 80MW/88.89kVA

額定電壓： 13.8kV

額定電流 3 719A

額定功率因數： 0.9(滯后)

相數： 3

額定轉速： 600r/min

飛逸轉速： 940r/min

旋轉方向： 俯視順時針

絕緣等級： F級

發電機定子機座在現場組焊、定子鐵芯在現場疊片和繞組在現場下線，發電機設有機械制動裝置。發電機采用全密閉自循環空氣冷卻系統，并采用二氧化碳滅火方式。

5.2 主變壓器的選擇

由于3臺主變壓器布置在地下主變壓器洞內，選用三臺90MVA三相水冷雙繞組銅線圈升壓電力變壓器，變壓器主要技術參數如下：

型號： SSP9-90000/220

額定電壓： 242/13.8kV

額定頻率： 50Hz

額定容量： 90MVA

阻抗電壓： 13.2%

變比： 242±2×2.5%/13.8kV

無載調壓范圍： ±2×2.5%

聯結組別： YN，d11

冷卻方式： ODWF

5.3 220kV配電裝置

根據廠區樞紐布置，220kV設備選用由上海西安高壓電器研究所有限責任公司生產的六氟化硫全封閉組合電器(GIS)。GIS主要技術參數如下：

額定電壓： 252kV

額定電流： 2 500A

額定短路開斷電流： 50kA

3秒熱穩定電流： 50kA

額定峰值耐受電流： 125kA

5.4 252kV電力電纜和電纜終端

(1) 三臺主變高壓側采用三回252kV銅芯、單芯、標稱截面400mm2交聯聚乙烯絕緣、皺紋鋁護套、聚乙烯護套電力電纜，通過電纜洞敷設至戶外并與戶外GIS樓內的GIS設備相連。主要技術參數如下：

額定電壓： 146/252kV

最高運行電壓： 252kV

護套額定工頻1min耐受電壓： 25kV

額定工頻1min耐受電壓： 395kV

額定雷電沖擊耐受電流(峰值)： 1 050kV

額定短時耐受電流： 40kA/2s

額定峰值耐受電流： 100kA

導體芯數及標稱截面： 1×400mm2

電纜總外徑/彎曲半徑： 121mm/1812mm

單根電纜單位長度重： 1 346kg/km

最大工作場強： 70kV/mm

容許最大電流(正常電流/短路電流)：

725A/40kA/2s

(2)252kV電纜終端選用瑞士耐克森原裝進口的SOA1.245型252kV戶外瓷套終端與主變壓器相連，GIS側選用與GIS直連的SFY1.245-11/0型GIS終端。

5.5 220kV出線場設備

220kV出線場布置有戶外氧化鋅避雷器、電容式電壓互感器等，主要技術參數如下：

(1)避雷器。屋頂220kV出線場避雷器選擇運行經驗豐富、可靠性高的氧化鋅避雷器，主要參數如下：

型號：

Y10W5-200/520

最高工作電壓：

252kV

避雷器額定電壓：

200kV

避雷器持續運行電壓：

160kV

標稱放電電流：

10kA

陡波沖擊電流下殘壓(峰值)：

582kV

雷電沖擊電流下殘壓：

520kV

操作沖擊電流(2kA)下殘壓：

442kV

避雷器絕緣水平：

1min工頻耐受電壓(一次側)

460kV

沖擊耐壓

1 050kV

爬電比距(基準電壓252kV)：

2.5cm/kV

在1.05倍持續運行電壓下的局部放電量不大于：10pc

運行監測器：

JCQ1-10/800(10kA)

(2) 電壓互感器。屋頂220kV出線場電壓互感器選擇運行經驗豐富、可靠性高的電容式電壓互感器，主要參數如下：

精確等級： 0.2/0.5/3P

最高一次電壓： 252kV

額定電容： 0.005μF

額定頻率： 50Hz

二次電壓：

第三線圈 100V

準確級及容量：

第一線圈 0.2級/100VA

第二線圈 0.5級/150VA

第三線圈 3P/100VA

極限輸出容量： 250VA

絕緣水平：

1min工頻耐受電壓(一次

側，外/內絕緣) 460/395kV

沖擊耐壓(一次側，

外/內絕緣) 1 050/950kV

局部放電水平： 10pc

爬電比距(基準電壓252kV)： 2.50cm/kV

一次繞組端子機械強度： ≥3 000N

6 主要電氣設備布置

電站建筑物按區域分為三部分：廠區、引水隧洞和首部。廠區主要由調壓井、壓力鋼管、地下主、副廠房、主變洞室、220kV電纜廊道、交通洞、排風洞和地面220kV GIS樓等建筑物組成。首部包括大壩、左岸導流洞、放空洞和右岸進水口、泄洪道等建筑物。

6.1 主廠房設備布置

電站廠房為地下式，三臺水輪發電機組布置在主廠房內。機旁動力屏布置在發電機層上游側；發電機主引出線和中性點引出線均在水輪機層。主引出線在主廠房水輪機層-Y軸方向；中性點引出線的引出方向為第Ⅳ象限-Y偏+X軸50°。主引出線采用共箱母線引至母線道經發電機出口斷路器與主變壓器低壓側相連。母線道內布置勵磁變、FKG2S發電機出口斷路器、GN10-20/5000隔離開關和發電機出口配電裝置等。

6.2 主變壓器布置

3臺SSP9-90000/220型主變壓器布置在主廠房下游側的地下變壓器室內，靠高壓側布置有220kV電纜廊道。在每臺變壓器下面設儲油池，并鋪設直徑為50～80mm的卵石層，以阻斷油的燃燒通道，每臺變壓器的儲油池設有排油溝與事故集油池相連。

6.3 GIS樓設備布置

GIS樓位于戶外，采用二層布置，GIS樓長36m、寬11.5m，從下至上依次為220kV電纜夾層、220kVGIS層及屋頂出線場。屋頂出線場布置二回220kV出線場設備，GIS設備通過SF6/空氣套管與出線場設備及架空線連接。主變至GIS樓采用220kV交聯聚乙烯電纜連接。

7 過電壓保護

電氣設備絕緣配合原則按DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》的有關規定執行。220kV主變壓器中性點根據系統調度的需要采用直接接地或不接地運行；經計算發電機電壓回路三相電容電流，其值超過了允許值2A，因此發電機中性點通過接地變壓器(高電阻)接地。電站電氣設備過電壓保護方式如下：

(1)用避雷線作為出線場設備防直擊雷過電壓保護措施，經計算避雷線的防雷保護范圍可以有效保護出線場設備。

(2)在220kV出線上均裝設一組Y10W5-200/520氧化鋅避雷器作為雷電侵入波過電壓保護措施。經計算，避雷器與被保護設備(252kV GIS)的電氣距離滿足過電壓保護規程的要求。

(3)因主變壓器布置于洞內，采用252kV電纜連接距出線場較遠，為保護主變壓器免遭過電壓損害，在主變洞主變高壓側各裝設一組Y10W5-200/520的氧化鋅避雷器。252kV電纜外護套靠主變側采用保護接地、外護套靠GIS側采用直接接地。

(4)主變中性點設置了一臺Y1.5W5-144/320氧化鋅避雷器及放電間隙進行過電壓保護，放電間隙距離按海拔高程進行修正。

(5)為防止感應過電壓和操作過電壓威脅發電機和主變壓器低壓線圈絕緣，在發電機電壓配電裝置高壓柜內裝設一組氧化鋅避雷器。

8 接 地

由于電站廠區和壩區相距較遠，因此電站接地分為兩個獨立的系統：廠區接地系統和首部接地系統。分述如下：

(1)廠區接地。廠區接地包括壓力鋼管、地下主、副廠房各層、尾水底板、主變洞、220kV電纜廊道、交通洞、排風洞和地面220kV GIS樓等。為充分利用自然接地體的散流作用并減小各部分之間的電位差，在主廠房、副廠房、GIS樓各層敷設有電氣連通的均壓接地網。均壓接地網應盡量利用水工鋼筋，當水工鋼筋截面不能滿足接地要求時，按實際情況敷設人工接地導體。并將以上各部位人工接地網與自然接地體形成的接地網相連。

(2)首部接地。首部接地是一個獨立的小電流接地系統，按規程要求該部位的接地電阻值應小于4Ω。它包括大壩、左岸導流洞、放空洞、左岸配電房以及右岸進水口、泄洪閘、右岸配電房等接地部位。首部接地采用以下接地方式：在人員不能到達的部位接地體應盡量采用以水工建筑物鋼筋為主的自然接地體，將金屬構件及水工建筑物中的主鋼筋相互焊接起來并形成不大于10m×10m有電氣連通的網孔。在壩頂、啟閉機室和配電房敷設人工均壓接地網(網孔不大于5m×5m)為輔的混合接地方式，并將以上各部位人工接地網與自然接地體形成的接地網相連。

9 照 明

9.1 照明種類及照明方式

根據照明裝置的用途，全廠設有工作照明、事故照明、應急疏散指示照明。

(1)工作照明是全廠各工作場所在正常工作情況下，為廠內運行人員的工作提供必要的照明。工作照明的布置方式，大多數場所都采用一般照明，使得整個被照面上產生同樣的照度。

(2)事故照明是當工作照明因事故而中斷時，供給運行人員繼續工作和供人員安全疏散用的照明。

(3)應急疏散指示照明：為了便于人員疏散、撤離，在主廠房、副廠房及GIS樓主要通道、樓梯間、安全出口處均設置火災事故疏散指示標志照明。

9.2 照明電源

(1)工作照明電源。廠內工作照明電源的照明主盤由0.4kV廠用主屏供電。

(2)事故照明電源。事故照明電源在正常情況下由廠用電供電，當廠用電系統故障時，通過逆變裝置將直流電源自動逆變為交流電源供電。

(3)應急照明電源。應急照明電源在有事故照明回路的場所，由事故照明電源供電；在沒有事故照明回路的場所，應急燈內裝設蓄電池。

9.3 照明線路截面選擇與敷設方式

由照明配電屏至照明分電箱，選用銅芯電纜，采用電纜橋架明敷或埋管暗敷。電纜截面選擇以電壓降不大于1%為控制條件。

從照明分電箱至燈具的導線，選用銅芯橡皮絕緣電線。導線截面選擇以電壓降控制在1.5%以內為控制條件。