關于水利樞紐工程供配電系統方案設計的思考

張慧媛

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550000)

水利樞紐工程供配電系統作為整個水利工程的重要部分之一，承擔著使工程內各種電氣設備正常運轉、保證整個工程安全平穩運行，并實現其水利功能的作用。這就使得在施工前方案規劃階段對于供配電系統的設計尤為重要。在當前的一些水利樞紐工程中，對于供配電系統的設計有時完全憑借經驗及數據計算，沒有科學、系統性地總結工作經驗形成一套理論，同時也沒有結合工程區域內的相關特點，容易造成設計失誤，影響電氣系統使用，進而影響整個工程正常功能的發揮，甚至對工程本身的質量都造成較大影響。本文主要通過對不同水利樞紐工程以負荷等級作為分級標準對供電電源選擇及系統方案進行總結，以期實現形成科學理論。

1　水利樞紐工程用電負荷確定

1.1　大型水利樞紐工程用電設備負荷等級

大型水利樞紐具有十分重要的地位，一旦發生事故，將會波及較大范圍內個人及企業的人身及財產安全，甚至產生極為惡劣的影響。所以，大I型或大II型水利樞紐工程的用電負荷等級應均為一級負荷。在這些大型水利樞紐工程中，有些部分應在一級負荷要求上，對此提出更高要求，其中包括：泄洪設施、應急照明、水情監測系統電源、視頻監控系統電源、閘門計算機監控系統電源，防洪指揮工作電源等[1]。

1.2　中型水利樞紐工程用電設備等級

中型水利樞紐作用仍十分關鍵，一旦出現事故，會對較大范圍內的個人及企業的人身及財產安全產生較嚴重的影響。所以，應將中型水利樞紐工程用電負荷確定為二級負荷。其中，對于大壩防洪能力要求高，下游有較多居民和較重要廠礦區的中型水利樞紐，應將用電設備等級定為一級負荷。而對于中型水利樞紐的泄洪設施，由于其肩負著防洪、通信、照明、監控、水情監測等設備的供電，所以也應將其確定為二級負荷，而對于其他設備，可確定為三級負荷。

1.3　小型水利樞紐工程用電設備等級

小型水利樞紐在水利系統中也起著一定的作用，一旦出現事故，也會對一定范圍內的個人及企業產生一定的影響。所以，對于小I水利樞紐，如果其下游有較大城市、村鎮、廠礦，及其他對生產生活作用較為重要的設施，則應將泄洪設施、應急照明等設備的用電負荷確定為二級負荷，其他可確定為三級負荷。對于小II水利樞紐，可全部確定為三級負荷。

2　不同負荷等級供電電源

2.1　一級負荷供電電源

按照規定，一級負荷供電電源的電源點可以選擇在電網中兩個電源聯系不明顯或者電氣距離較遠的點。但在實際操作中，這兩種情況都是不易尋找的。

(1)電源電氣聯系不明顯。該點可以用如下的辦法確定：如果兩個變電站的母線分別接入10 kV電源，但在正常情況下，這兩個變電站的上級變電站互相沒有線路連通，滿足此種情況可以把這兩個電源看作電氣聯系較弱。

(2)電氣距離較遠的點。在上一種情況中，如果兩個變電站的上級變電站互相有線路連通，當其連接距離>100 km時，且兩個35 kV變電站與上級間連接距離分別>30 km，則經過計算可以得出，兩個電源電氣距離>100+30+30=160 km時，可看作這兩點電氣距離較遠。

2.2　二級負荷供電電源

二級負荷供電電源主要分為以下兩種：

(1)兩回線路供電。兩回線路供電與傳統的雙重電源供電不同，其兩個電源不需互相獨立。在實際的一些中小型水利工程中，常用供電方式的電源由一條電屏低壓饋線和一條柴油發電機直饋線組成，其優點是可靠性較有保證，且經濟成本在可控范圍。在一些中小水利工程中，還通常設立壩后電站，其作用是可以通過電站自發電滿足工程自身所需電能。同時，在電站發電停止時，也可以通過與之連接的電網反過來送電來滿足工程所需。

(2)一回6 kV或以上的架空線路供電。此種方法主要應用于系統負荷不大或當地供電條件較為不便的系統，此種方法就是直接從附近的變電站或開閉所引入6 kV及以上母線來作為電源。需要注意的是，此種方法必須采用架空線路連接，不得采取電纜等方式。

3　不同負荷等級水利樞紐工程供配電方案設計

3.1　一級負荷供配電系統方案

一級負荷供配電系統設計方案主要有如下兩種：

(1)單母線斷路器分段。此種方法中，10 kV供電系統及0.4 kV配電系統接線均采用單母線斷路器分段方式，同時在0.4 kV線路設立應急電源。

(2)單母線接線。此種方法中，10 kV供電系統采用單母線接線，而0.4 kV仍采用單母線斷路器分段接線并設立應急電源。

3.2　二級負荷供配電系統方案

二級負荷供配電系統設計方案主要可采用以下三種：

(1)兩條10 kV線路供電。此種方法的接線與一級負荷接線方法完全相同，僅對于供電電源的要求不同。

(2)一回10 kV專用架空線路供電。此種方法中10 kV供電線路采用線路與變壓器組相連接的方式，0.4 kV配電系統采用單母線接線。

(3)一回10 kV線路T型接線，柴油發電機組供電。此種方法中，10 kV供電線路采取與鄰近同電壓等級線路T型接線，系統內仍采用線路與變壓器組相連接的方式，0.4 kV配電線路采用柴油機直接饋電的接線形式仍使用單母線斷路器分段接線。回接壩后電站，柴油發電機組供電，此種方法通常應用于設有壩后電站的水利樞紐工程，其方法是，供電系統采用兩回0.4 kV低壓饋線，而配電系統仍采用單母線分段接線。此種接線方式由于電壓等級較低，所以具有用線經濟、輸電安全、供電可靠的特點。

3.3　三級負荷供配電系統方案

以10 kV電源為例，10 kV供電系統仍采用線路與變壓器組相連接的方式，0.4 kV配電系統仍采用單母線接線。

4　水利樞紐工程供配電系統設計的幾點規則

(1)遵守國家法律規范，行業標準，職業規范，對國家的相關政策方針堅決執行。充分保證人身及供電設備安全，供電性能可靠，供電質量符合要求，資金投入合理。從全局考慮，統籌兼顧，要有一定長遠眼光，要充分將負荷類別、電能耗用量、工程特殊性、當地供電方式等考慮進設計規劃中，使方案科學合理。依據負荷等級，當地供電情況適當選擇供電電源。泄洪設備在用電時，應設置以柴油發電機組為供電的應急備用電源[2]。

(2)應急備用電源用于一級負荷時，由兩個獨立電源提供電能；用于二級負荷時，由兩回路線路或一回路架空線路供電。應急電源與正常工作電源間可采用機械或電氣連鎖的方式轉換。當兩路電源與兩臺主變壓器分別相連時，若兩電源同時供電，兩臺變壓器分別運行；若只有一電源供電，兩臺變壓器則并聯運行[3]。當兩回供電線路同時工作或一條工作一條備用時，如果其中一條突然停止工作，另一條也需滿足各種負荷的用電需求。配電變壓器采用三相接線，其接線組別應選用D，yn11。

5　結　論

本文所述的相關理論方案是通過分析相關水利電氣知識，結合多個工程總結而成的，但在應用過程中不應拘泥于此，還應結合當地情況對理論方案作出適當的調整，以適應工程要求，使工程實現其預期功能。但同時，應遵守相關水利工程電氣設計規則，以免對工程本身的正常使用及工程安全造成不利影響。

參考文獻：

[1]周安偉.水利樞紐工程供配電系統方案設計探討[J].水利規劃與設計,2017(1):132-137.

[2]程瑞奇.九龍江北溪水閘樞紐供配電系統改造技術設計[J]. 水利水電快報, 2006, 27(6):22-25.

[3]鄭守仁,劉寧. 水利樞紐工程質量標準及監控[M].北京：中國水利水電出版社, 2000.