基獨河四級水電站電氣一次設計

楊明珍+唐成靜

摘 要：文章總結了基獨河四級水電站的電氣一次設計，就電站接入系統、電氣主接線、廠壩區用電、主要電氣設備選擇及布置、接地、照明等方面進行了簡要介紹。

關鍵詞：基獨河四級水電站；電氣主接線；設備選擇；布置

1 概述

根據基獨河四級水電站的特點及接入系統要求，電氣一次設計以滿足技術先進、運行可靠、接線簡單、操作維護方便、投資省等要求。設計以適應“無人值班，少人值守”的運行管理模式為基本原則。主要設備選用了目前國內技術先進、可靠性較高、維護方便、并具有成熟運行經驗的電氣設備，部分操作頻繁的重要設備采用了合資廠的元件，以保證電站安全運行。

2 電站接入系統方式及電氣主接線

按照云南省蘭坪縣電力系統規劃要求，基獨河梯級電站以一回110kV電壓等級接入兔蛾開關站。基獨河四級水電站裝機容量2×6.3MW，考慮二回110kV出線，一回接基獨河三級水電站（裝機容量2×10MW），導線型號LGJ-150，線路長約5km；另一回110kV出線接兔蛾開關站，導線型號LGJ-150，線路長約10km，將基獨河梯級電站的全部電力經兔蛾開關站送入電力系統。

基獨河四級水電站裝機二臺，單機額定容量為6.3MW，發電機電壓為6.3kV，經主變升壓至110kV系統。1#、2#發電機與一臺主變壓器采用擴大單元方式接線。110kV設備采用單母線接線，110kV有二回出。

3 廠用電及近區供電

3.1 廠用電

廠用電源取自兩臺發電機并聯運行的6.3kV母線，廠用變壓器容量經計算選擇為160kVA。廠用備用電源采用10kV系統，可利用10kV施工用電線路作為廠用備用電源，廠用備用變壓器容量為160kVA。在兩臺變壓器400V電壓側設置GQ1型雙投電源開關，進行明備用相互切換，保證廠用電源的可靠工作。

3.2 壩區供電

基獨河四級水電站工程電站至壩區距離較遠，超過了廠房400V供電的合理范圍，因此對壩區及生活區負荷采用10kV電壓供電，10kV供電電源采用基獨河四級電站至大壩10kV近區供電電源，近區配電變壓器型號S9-200/10，變比10.5/6.3kV，擔負取水口、前池和生活區用電負荷。

3.2.1 取水口供電

取水口配電變壓器型號S9-30/10，變比10/0.4kV，其400V配電屏布置于取水口閘室內，分別對進水閘電機、沖沙閘電機、照明等壩區負荷進行供電。壩區設統一的接地網，其工頻接地電阻值要求≤4Ω，以保證人員及設備的安全。

3.2.2 前池供電

前池配電變壓器型號S9-50/10，變比10/0.4kV，其400V配電屏布置于前池閘室內，分別對進水閘電機、沖沙閘電機、照明等壩區負荷進行供電。前池的接地網，其工頻接地電阻值要求≤4Ω。以保證人員及設備的安全。

4 短路電流計算

根據擬定的電氣主接線方案及電站接入系統原理圖，取基準容量Sj=100MVA，基準電壓Uj=Up，對系統阻抗和容量進行計算，并對基獨河四級電站作了三相短路電流計算，成果見表1。

5 主要電氣設備選擇

根據設備安裝地點的環境條件及短路電流計算結果，結合電站地形狹窄的具體情況，本著技術先進、經濟合理、運行可靠、維護方便和留有裕度的原則，合理進行電氣設備的選擇。110kV配電設備選擇敞開式開關電器，6kV配電設備選擇固定式高壓成套開關設備；400V配電設備選擇抽屜式低壓成套開關設備。

發電機6.3kV側電壓、0.4kV低壓配電系統：根據電站所處環境的氣候條件，成套電氣設備均選用防護等級較高的封閉型結構，發電機電壓配電裝置選用XGN2-10型固定式高壓開關柜；控制保護屏選用PK-10型微機監控保護屏，廠用低壓配電屏選用GCS型抽屜柜，直流電源選用成套密封免維護鉛酸蓄電池直流電源柜。微機保護屏、直流屏和低壓配電屏都是雙面開門維修，柜體上下兩端有不同數量的通風散熱槽孔，運行維護方便。由于是全封閉結構，能有效防止異物進入柜內造成的短路故障，并可防止人體接近帶電導體和運動部件，極大地提高了電氣設備運行的安全性和可靠性。

6 主要電氣設備布置

6.1 主副廠房電氣設備布置

本電站為地面式廠房，主廠房寬12.1m、長38.20m，機組間距11.5m。機旁屏（機組LCU屏、勵磁屏、剎車制動屏）靠廠房上游側布置。

發電機引出線采用6kV三芯電纜線引出至發電機配電裝置。廠房的上游側設置了高低壓配電裝置室，布置發電機電壓配電裝置XGN2-10型固定式成套高壓開關柜、勵磁變壓器、廠用變壓器、400V低壓配電設備。整個布置簡單、清晰、維護通道順暢。

6.2 中控室電氣設備布置

主廠房端部為中控室，中控室內布置有控制臺、計算機監控保護屏、載波通信設備。在中控室內可確保運行人員工作環境美觀、舒適、寬敞、明亮。中控室與主廠房之間設有觀察窗以便于值班人員了解主機運行狀況。

6.3 升壓站布置

升壓站位于主廠房端部的中控室外側，根據進出線及預留要求，升壓站長46.65m、寬23m，電氣設備采用中型布置，隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等電氣設備均安裝在2.5m的支架上，保證了足夠的電氣安全距離。升壓站設有電纜溝和設備搬運及運行巡視的環形通道。

7 過電壓及接地設計

7.1 過電壓保護設計

（1）經防雷計算，利用兩根12m高的構架避雷針（每根避雷針總高度24.5m）即可對110kV戶外敞開設備構成防直擊雷保護。

（2）為防止感應雷及雷電侵入波沿架空線進入配電裝置而損壞電氣設備，在110kV線路上全線裝設避雷線。在升壓站每回110kV線路出口處均設有一組復合型氧化鋅避雷器作為防雷電侵入波過電壓保護。

為保護發電機免遭感應雷的損壞，在發電機電壓母線上裝設了一組復合型氧化鋅避雷器。

（3）由于主變中性點絕緣為分級絕緣，主變中性點可直接接地或不接地運行。可根據調度要求，主變中性點不接地運行時采用Y1W-73/200型氧化鋅避雷器配合棒-棒間隙（100～140mm可調）進行保護。由于本工程為大電流接地系統，采用主變中性點直接接地運行時，對電站安全可靠運行更有利。

（4）為了抑制發電機真空斷路器在關合時所產生的操作過電壓，在每臺發電機出口裝設了一組復合型氧化鋅避雷器。另外，為防止電磁式電壓互感器的鐵磁諧振過電壓，6kV母線電壓互感器二次線圈開口三角側裝設了消諧裝置。

7.2 接地設計

（1）在電站范圍內設置了共用接地系統，使其兼有工作接地、保護接地、防雷接地及等電位連接接地的作用。電站工頻接地電阻按R≤0.5Ω設計。接地系統由廠房各層和尾水底板接地網組成。各部分間進行可靠地連接，構成一個連接緊密的總接地網。

（2）主廠房、副廠房均為暗敷接地，接地干線采用-40×4的扁鋼，設備與接地干線的連接采用-40×4的扁鋼，接地帶均沿墻內敷設。每一設備間至少引出兩個臨時接地端頭，端頭采用蝴蝶栓，并涂刷白漆，標明接地符號。接地按圖示方向上下連通，廠房內接地網應與壓力鋼管、混凝土鋼筋連成整體。

（3）升壓站均壓接地網選用-40×4的扁鋼，接地極采用2.5m長的角鋼，接地網埋深0.8m。到各設備的接地引線用-40×4的扁鋼。升壓站內所有設備的基礎、支架均應可靠接地（包括出線架、母線架）；升壓站均壓接地網應與主廠房接地網相連。

（4）升壓站的防雷保護采用避雷針，避雷針的獨立接地網選用-40×4的扁鋼，接地極采用2.5m長的角鋼埋入地下。防雷接地網與避雷針的連線采用-40×4的扁鋼，避雷針的獨立接地網與主接地網分別設置，其引外接地線與主接地網相交處，避雷針的引外接地線埋深2m。

8 照明工程

電站設置工作照明和事故照明，工作照明由400V廠用低壓屏供電；正常時事故照明由交流供電，當失去交流電源時，由安裝于事故照明切換屏的切換裝置自動切換到直流電源供電，保證了照明系統供電的可靠性。

全廠照明采用380/220V交流TN-S系統供電，屋內照明以工廠燈、熒光燈、壁燈等為主，部分場地狹小室內選用了防觸電型吸頂燈。事故照明選用與工作照明燈具同型式的應急燈具，同時在各功能間的主要出口、通道、樓梯等處設置醒目的應急照明燈、疏散指示燈等。