鴨河口水庫電氣設備改造設計方案

□張大鵬　□張亞輝　□王卓然（河南省水利勘測設計研究有限公司）

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鴨河口水庫電氣設備改造設計方案

□張大鵬□張亞輝□王卓然（河南省水利勘測設計研究有限公司）

摘要：鴨河口水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、養殖、城市供水及旅游等綜合利用的大（1）型水庫，庫區供電系統始建于建壩初期，目前電氣設備已超期服役，嚴重老化，無法保障壩區用電負荷的安全運行以及電氣自動化功能的要求，亟待對原有鴨河口水庫的電氣設備進行更新改造，以滿足當前水利工程防洪灌溉自動化系統能源節約、決策調度、安全可靠、穩定運行的功能需求。關鍵詞：設備老化；更新改造；電氣設備；能源節約

0引言

河南省鴨河口水庫位于長江流域漢江支流唐白河水系白河上游，壩址位于南召縣東抬頭村附近，上距南召縣城35 km，下距南陽市40 km。鴨河口水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、養殖、城市供水及旅游等綜合利用的大（1）型水庫。

鴨河口水庫工程于1958年11月動工興建，1959年底基本建成并投入運行。鴨河口水庫庫區供電系統始建于建壩初期，庫區供電主干線為10 kV線路。電氣設備已超期服役，部分元器件嚴重老化，無法保障當前壩區用電負荷的安全供電及電氣自動化功能要求，需要對庫區供電系統進行更新改造。文章主要探討鴨河口水庫庫區供電系統一次電氣設備更新改造設計。

1概況

鴨河口水庫庫區供電系統始建于建壩初期，原供電系統采用單母線的接線方式。電源有二路：一路電源取自水庫左岸電站35 kV母線，經鴨左配1#主變降壓至10 kV供電，為主用電源，該變壓器生產于1972年，型號為SJ-2400/35，其漏油嚴重，溫升高，屬于國家規定的淘汰型號；左岸電站的開關站為室外布置，門型架是混凝土結構，內筋外露、銹蝕，混凝土碳化；斷路器為1970年生產的多油斷路器，隔離開關、互感器等電氣設備老化嚴重，影響線路的安全運行。另一路電源取自右岸電站35 kV母線，經鴨右配1#主變降壓至10 kV，該變壓器1993年生產，型號為S7-5000/35，屬于國家規定的淘汰型號。

2水庫供電設備現狀及改造方案

2.1溢洪道供電系統

鴨河口水庫設有1#、2#兩個溢洪道。1#溢洪道現有4臺工作閘門啟閉機，型號為仿MT-41-8，1960年生產，電動機功率為:三臺11 kW，一臺16 kW；控制系統簡單、落后，而且主要電氣元件嚴重老化，不能保證啟閉機的安全運行；其供電電源為一臺1990年出廠，型號為S7-125/10的變壓器。2#溢洪道現有4臺工作鋼閘門啟閉機，型號為JZ-51-8，1980年生產，電動機功率每臺22 kW，由兩臺1990年出廠的型號為S7-125/10的變壓器供電。

原2#溢洪道值班室內有一臺備用柴油發電機組，功率為120 kW，1989年生產。隨著溢洪道工程的改造，啟閉機電機容量加大，所需變壓器及柴油發電機組的容量也相應增加，原有的變壓器和柴油發電機組已不能滿足正常供電要求。

通過對方案的技術性、經濟性比選，溢洪道電氣控制設備全部更新，閘門控制系統設集中控制、現地控制兩層，電氣設備控制采用可編程控制器PLC為主體，配套外圍部件來完成閘門的控制任務。

1#溢洪道增加一套組合箱變ZBW-400/10，電源經戶外斷路器“T”接自庫區供電線路，同時兼顧到溢洪道在汛期的重要性，保障特殊時期供電的可靠性，增設一臺260 kW柴油發電機組作為1#溢洪道各啟閉機等負荷的應急電源。對于2#溢洪道，由一套組合箱變ZBW-250/10替代原有的兩臺配變，電源經戶外斷路器“T”接自庫區供電線路。更新一臺144 kW柴油發電機組作為2#溢洪道各啟閉機等負荷的應急電源。為保證溢洪道的供電可靠性，從右岸水電站的低壓廠用電分別引出一條電壓線路為1#、2#溢洪道提供備用電源。供電線路與應急電源之間采用機械閉鎖裝置防止非同期合閘。

為了做到以人為本，在溢洪道閘體兩側設置投光燈，另外在閘體下游消力池設置照明設施；同時在閘墩的水尺旁設置照明設施，以便夜間觀察水位變化。

兩座溢洪道分別設置單獨的供電系統，電源取自壩前10 kV供電線路，新增組合箱變ZBW-400/10為1#溢洪道供電，同時新增一套260 kW應急電源柴油發電機組；用組合箱變ZBW-250/10替代原來的2#溢洪道兩臺配電變壓器，同時更新一套144 kW應急電源柴油發電機組。

2.2輸水洞供電系統

輸水洞分為三個，分別是左、右岸輸水洞和馬溝輸水洞。左、右岸進出口輸水洞現有攔污柵、檢修閘門和工作閘門，啟閉機所采用的JZ和仿MTK型電動機，耗能高，效率低，性能差，屬淘汰機型；電氣控制系統和設備陳舊老化、技術落后，存在嚴重的安全隱患。馬溝輸水洞目前沒有供電電源。

經方案比選，對供電線路及電氣設備全部更新。左岸輸水洞增設一套組合箱變，型號為ZBW-160/10，電源“T”接自庫區供電線路。右岸輸水洞電源取自新增加的1#溢洪道組合箱變。增加馬溝輸水洞的供電設施為：增設一套組合箱變ZBW-30/10，電源由2#溢洪道箱變高壓分接箱的分支引10 kV高壓電纜暗埋過2#溢洪道交通橋，而后架空高壓線至馬溝輸水洞。電氣控制設備全部更新，工作閘門控制系統設現地控制、遠方控制兩層，電氣設備控制采用以可編程控制器PLC為主體，配套外圍部件來完成閘門的控制任務。

新增馬溝組合箱變ZBW-30/10，電源取自10 kV供電線路，采用電纜和架空相結合的方式供電。

右岸輸水洞的電源取自1#溢洪道組合箱變。新增左岸輸水洞組合箱變ZBW-160/10為輸水洞電氣設備提供電源，同時提供壩上、低線防汛部分照明和防汛支線的照明電源。

2.3變電站供電系統

為保證水庫運行管理、防汛調度的用電需要，在管理局辦公區新設置防汛調度管理中心變電站，變電站設置一套ZBW-400/10組合箱變，電源經跌落式熔斷器“T”接自庫區供電線路。防汛管理中心用電為特別重要的一級負荷，為保證供電的可靠性，從右岸水電站的低壓廠用電引出一條電壓線路為其提供備用電源。供電線路與應急電源之間采用機械閉鎖裝置防止非同期合閘。

2.4照明系統特點

大壩壩頂照明工程供電線路是1989年除險加固時在防浪墻內鋪設的，大部分照明線已經老化，線損較大，燈具損壞嚴重，照明系統不能正常運行；副壩和防汛道路未設任何照明燈具，給防汛搶險帶來極大不便。

本次更新改造包括壩頂的照明線路和燈具，新增副壩、壩腳路、防汛物資集散中心及防汛路照明線路和燈具。壩頂選用高桿雙臂高壓鈉燈，其余選用高桿單臂高壓鈉燈，采用光控和時控相結合的運行方式，所有照明燈具均采用綠色節能且具有照度較高的高壓鈉燈，在照度、亮度滿足規范要求的前提下力求達到節能、環保的目標。

3供配電系統節能設計特點

能源節約是我國發展經濟一項長遠的戰略方針政策，節能、環保是鴨河口水庫電氣設備更新改造中嚴格秉持的設計目標，在設備更新改造中共需更換2臺變壓器，增設6臺變壓器。均采用S11系列節能型變壓器。S11系列電力變壓器性能優越，其指標達到當今國際先進水平。節能效果顯著，與普通油變壓器相比，降低變壓器空載損耗約10%~25%；降低空載電流，一般為疊片鐵心的50%；變壓器噪音水平顯著降低，減少對城鎮噪音污染。負載損耗平均下降22.4%，線圈溫升低，過載能力強，器身采用牢固的結構，抗短路能力強。無功損耗降低了60%～70%，大大提高了配電網的功率因數，減少了電網的無功損耗，改善了電網的供電品質。

傳輸有功功率是為了滿足建筑物功能所必須的，是不變的。而在供配電系統中的某些用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮流器等都具有電感性，會產生滯后的無功電流，增加了線路的功率損耗。這部分損耗在設計中是可以避免的,即在設計中采用功率因數高的用電設備如同步電動機等，電感性用電設備選用有補償電容器的用電設備，如配有電容補償的熒光燈等方式解決。照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，通過充分利用自然光，節約人工照明電能；在滿足照明質量的前提下，優先采用高效發光的熒光燈及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房的室內照明等一般照明采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源；盡可能使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等；改進燈具控制方式，采用各種節能型開關或裝置也是一種行之有效的節電方法。在公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關。

4結論

鴨河口水庫除險加固電氣設計技術方案進行多方案比較，采用成熟的新技術、新材料、新方法、新工藝，最終實現經濟合理、安全可靠的目標。鴨河口水庫除險加固工程于2009年10月正式開工建設，2012年4月竣工投產，持續運行至今，一直發揮著重要的經濟、社會和生態效益。

參考文獻

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[3]饒瑩，郭煒，徐鑫乾. 110/ 20kV變電站電氣一次部分設計．

電力設備2008，09.

（責任編輯：左英勇）

收稿日期：2015-05-05

作者簡介：張大鵬（1980-），男，工程師，從事水利水電工程電氣設計工作。

中圖分類號：TV697. 1

文獻標志碼：A

文章編號：1673-8853（2016）01-0088-02