某核電廠施工用電系統供電模式改造方案淺析

張慶丁+高建喜

0 前言

核電廠施工電源是為電廠整個施工、調試階段提供充足、可靠的生活辦公用電和施工調試用電服務。施工電源設置的合理、可靠，對核電廠主體工程的順利進展將起到重要的保證作用。根據施工用電負荷需求，核電廠施工變電站設置兩臺容量為16MVA的施工變壓器（220kV/10kV）。項目前期準備階段，現場用電需求量較小，且施工階段負荷峰、谷差明顯。全廠平均用電負荷僅有幾百千瓦左右，峰值負荷不超過二千千瓦。由于施工變輕載和送電線路產生的無功無法就地平衡，導致用戶側向系統倒送無功。按照行業主管部門和國家標準要求無功就地平衡的原則和《供電營業規則》的規定，向系統倒送無功一方面影響系統的電能質量，影響電網的安全可靠運行，另一方面行業主管部門為盡可能減少類似情況的發生，保障電網的穩定運行，向長期輕載運行的用戶收取高額無功補償利率調節費。鑒于以上情況，項目擬將原16MVA的兩臺施工變壓器停用，另接入1路10kV備用電源，為廠區少量的用電負荷供電。

1 施工用電系統現狀及改接1路10kV備用電源方案可行性分析

原施工電源引自廠區220kV施工變電站兩臺16MVA的變壓器，兩臺施工變壓器各帶一段母線負荷，兩段母線之間設置聯絡開關，即220kV施工變電站內10kV側電源采用單母線分段的接線方式。施工用電負荷主要分布在主廠區、施工準備區及廠前區，主廠區和施工準備區用電負荷主要為施工負荷，廠前區主要為與生產配套的辦公生活等用電負荷，因此分別設置主廠區10kV供電環網、施工準備區10kV供電環網及廠前區10kV變電站。為保證供電可靠性，每個區域的供電環網從220kV施工變電站的兩段母線分別引接一路電源互為備用；廠前區10kV變電站采也用兩路進線分別接自220kV施工變電站的兩段母線。施工用電系統圖詳見圖1。

擬改接的1路10kV備用電源是架空線路，線路長度約13km，架空線采用導線截面為240mm2的鋁絞線。供電局批復用電容量為2600kVA，現場施工用電負荷約500 kW，容量計算滿足要求；另現場用電負荷均為低壓負荷，主要供電干線為10kV線路，低壓負荷均由施工變壓器就近引接，壓降基本滿足要求。由此看來，接入1路10kV備用電源的方案是基本可行的。

2 改造方案

原施工變電站兩段10kV母線同時工作，互為備用。改造方案擬停運一段10kV母線，即各施工用電環網及廠前區變電站僅由原220kV施工變電站Ⅰ段母線供電，由原Ⅱ段母線供電的電源線路停運，屆時Ⅱ段母線進線開關及出線開關全部斷開，同時將兩段母線的聯絡開關斷開，保證施工變電站僅有一段10kV母線運行。擬引接的一路10kV備用電源接入方案有以下三種：

方案一：1路10kV備用電源接入原220kV施工變電站Ⅰ段母線10kV進線開關處。

如下圖所示：

改造步驟如下：

1）10kV備用電源架空線終端桿上設置桿上組合開關，做為隔離保護。

2）增設由10kV備用電源架空線終端桿至10kVⅠ段母線的供電線路，采用交聯聚乙烯絕緣鎧裝電纜（YJV23-8.7/10kV）約1000m。電源路徑選擇：鑒于原廠區規劃布置比較緊湊，地面上沒有足夠的空間敷設架空線，因此采用電纜敷設，可考慮利用廠區內已有的電纜溝敷設，局部直埋的方式。由于新增一根10kV電纜，需要核實電纜溝內支架敷設電纜的容量。

此種方案的優點是10kV電源直接接入原有施工用電系統，原施工用電系統內部改動量小。但由于10kV電源的接入點距離220kV施工變電站較遠，需要新增一條10kV電源線路。

方案二：1路10kV備用電源就近接入施工準備區10kV供電環網，電源經10kV供電環網向220kV施工變電站Ⅰ段母線供電。

如下圖所示：

改造步驟如下：

1）10kV備用電源架空線終端桿上設置桿上組合開關，做為隔離保護。

2）室外增設10kV臨時配電設施，設置進線環網柜，電源就近接入廠區施工變壓器π接箱后，向220kV施工變電站Ⅰ段母線反送電。

3）原220kV施工變電站內為該供電環網配電的出線開關成為10kVⅠ段母線進線開關。需要調整該回路開關的保護整定值，并適當調整原Ⅰ段母線其它各回路出線配電開關保護整定值，以實現級別配合的要求。

4）由于施工現場10kV供電環網未能全部投入使用，因此10kV備用電源需接入已投運的施工變壓器環網。由于距離較遠，仍需考慮新增一條增設由10kV備用電源架空線終端桿至10kV臨時配電設施的電源線路。電源路徑選擇同方案一，采取鎧裝電纜沿廠區已有電纜溝敷設，局部直埋的敷設方式。

此方案增設室外10kV臨時配電裝置、10kV電源線路、并對各級開關保護值重新整定計算。

方案三：1路10kV備用電源接入廠前區10kV變電站Ⅱ段母線10kV進線開關處，電源經廠前區10kV變電站向220kV施工變電站Ⅰ段母線送電。

如下圖所示：

改造步驟如下：

1）10kV備用電源架空線終端桿上設置桿上組合開關，做為隔離保護。

2）室外增設10kV臨時配電設施，設置進線環網柜，電源接入廠前區10kV變電所后，利用原220kV施工變電站向廠前區10kV變電所供電的配電線路向220kV施工變電站Ⅰ段母線供電。

3）原220kV施工變電站內為廠前區10kV變電站配電的出線開關成為10kVⅠ段母線進線開關。需要調整該回路開關的保護整定值，并適當調整原Ⅰ段母線其它各回路出線配電開關保護整定值，以實現級別配合的要求。

由于10kV備用電源的接入點距離廠前區10kV變電所位置較近，接入比較方便。另外，主要的用電負荷集中分布在廠前區區域，此種接入方案的電源接入點接近目前的負荷中心。

三個改造方案的優缺點比較詳見下表：

3 改造方案存在問題分析

3.1 保護裝置的級別配合問題

一般情況下，上下級保護裝置的動作應相互配合，以保證保護裝置具有選擇性。保護裝置的動作配合有兩種情況：一種是按動作電流配合，在選定的故障形式下，上下級保護裝置的動作電流之比不應小于1.1；一種是按動作時限配合，上下級保護裝置的動作時限應有一差值。改造方案中，220kV施工變電站內10kV開關額定電流分別為：斷路器1600A，負荷開關1250A，極限分斷能力均為40kA。動力站內斷路器額定電流均為1250A，極限分斷能力均為31.5kA。電源由動力站接入送至220 kV施工變電站變電站進線開關，需要計算開關的選擇性配合，并進行重新整定校驗。

3.2 電壓偏差問題

電壓偏差是衡量電能質量的主要指標之一，經改造后的10kV供電方案電壓應滿足用電設備供電需求。用電設備端子電壓實際值偏離額定值時，其性能將直接受到影響。改造方案中，10kV電源接自東辛莊變電所，約經過13km架空線路敷設至施工現場，經動力站接至220kV施工變電站后向全廠施工用電負荷供電。實際運行分析得出，現場負荷帶載較小的情況下，電壓偏差滿足±5%的要求，電壓質量合格。前提是供電的10kV線路作為現場專用供電線路，沒有向其他用戶供電。如果接入其他的用電大戶，電壓偏差將無法滿足要求。

綜上，10kV備用電源改造方案是可以實現的，雖然存在一些可能影響現場供電的問題，但如果運行得當，存在的問題是可以避免的。費用上看，改造后的10kV供電方案將避免企業向電網繳納高額的、由于無功補償過高帶來的利率電費過高問題，降低了現場運行費用，為項目前期準備階段節約投資。項目施工電源配電系統的合理性將為企業帶來直接的、可視的經濟效益，避免不必要的損失。

[責任編輯：田吉捷]