水利水電工程大壩樞紐配電設計問題的探討

張廣輝

摘要：針對水利水電工程大壩樞紐配電系統設計中遇到的幾個常見問題進行了探討，從負荷等級的確定、主接線形式的選擇和系統接地問題幾個方面進行了分析并提出了相應的建議。

關鍵詞：負荷等級 主接線 系統接地

水利水電工程設計中泄洪系統啟閉機屬于一級負荷中特別重要的負荷，泄洪啟閉機供電電源在泄洪時一旦故障將造成人員傷亡和重大的經濟損失，因此 大壩樞紐區配電設計應根據泄水建筑物的泄水方式的不用予以不同的考慮。對于不設泄洪閘門的系統，本文不再闡述，本文主要針對有泄洪閘門的樞紐配電系統設計校核和審查中遇到的幾個問題進行探討。

1 負荷等級的確定

確定負荷等級是確定供電方案的前提，水利水電工程中合理確定負荷等級對工程投運后配電系統可以安全可靠運行至關重要。水利水電工程泄洪系統供電一旦故障，大型水利水電工程影響范圍和造成的后果都很嚴重，而中型水利水電工程影響范圍和造成的后果也很嚴重，小型項目造成后果相對較小，因此，根據規范[1]要求，大型項目泄洪系統負荷應確定為一級負荷中特別重要的負荷、中型項目泄洪系統負荷確定為一級負荷、小型項目根據實際情況確定為二級負荷或三級負荷。

對于一級負荷，應按雙重電源供電設計。水利水電項目多為偏遠地區，農村電網相對薄弱，很多工程所在地附近雖然有兩回公網線路通過，但是其均由同一變電站的一段母線引出或該變電站不能滿足N-1要求，一些項目設計時采用兩回10kV線路作為電源，實際上并不能滿足雙重電源供電要求，僅僅做到了雙回路供電，以上問題需要引起設計人員的重視。基于我省的特殊情況，建議設計中一級負荷采用一回電源由附近10kV公網引接，另一回電源由電站（泵站）10kV廠用母線引接（如果需要時），再設一臺柴油發電機組作為保安電源的設計方式更加可靠。

2 主接線方式的選擇

主接線是電氣設計的首要部分，也是構成壩區配電系統的重要環節。主接線的確定對壩區供電系統運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并對柴油發電機等設備的選擇、布置、繼保和控制方式影響較大。

設計校審過程中發現由于很多中小型工程壩區遠離主廠房，壩區負荷數量都較少，負荷基本為低壓負荷，因此高壓側可根據工程實際情況采用簡單接線方式。

壩區配電系統采用一回市電作為主供電源加一套柴油發電機組作為保安電源的配電方式，市電采用10kV電壓等級由附近電網引進，低壓側接線方式采用單母線，進線柜配置雙電源自動投切裝置，以SZQ水庫工程為例，其采用市電和柴油機通過自動切換裝置接入單母線具有結構簡單、所需設備少等特點，但是將取水等引水（取水）系統工作閘門和事故閘門均接入了保安電源，勢必增加柴油發電機組的容量，同時由于設備數量增加，會增大系統的故障率，因此，建議低壓側采用單母線分段接線方式，保安電源母線僅接入泄洪系統設備，其余設備均不接入該母線段。

3 系統接地問題

中性點接地方式直接影響系統的絕緣水平、供電可靠性、連續性和運行的安全性，以及供電系統對通信、繼保設備的干擾。該處探討的是變壓器和柴油發電機組中性點接地位置的問題。經常遇到設計人員根據《水力發電廠廠用電設計規范》，變壓器和發電機中性點引出后就地進行了直接接地，如圖1所示。根據《低壓電氣裝置 第1部分：基本原則、一般特性評估和定義》（GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1：2005）規定，“對于具有多個電源的TN系統，在設計不適當的情況下，一些工作電流就可能通過不期望的路徑流通。這些電流可能引起：火災;腐蝕;電磁干擾”。圖1所示的雙電源供電的TN配電系統中，正常情況下由變壓器供電，粗虛線為N線電流的路徑。可以看出，N線電流除經由N線返回變壓器中性點外，還通過PE線、柴油發電機接地線及土壤中的管道等返回變壓器中性點，產生雜散電流，造成雜散干擾[4]。

圖2為接地示意圖，N線電流按照預期的路徑流回變壓器中性點，有效降低了雜散電流對土壤中導體的腐蝕和對周圍設備的雜散干擾。

對于大中型水利水電工程，壩區配電室內設置有測量、控制、保護、通信等設備，防止雜散電磁干擾顯得更加重要。

4 結論

隨著水利水電工程建設的增多，人們對樞紐設計的安全、可靠性越來越重視，壩區樞紐配電設計作為整個工程不可分割的一部分，對工程投運后的可靠性和安全性至關重要，特別是對泄洪系統有配電要求時，更應引起設計的足夠重視。本文對壩區樞紐配電系統設計存在的幾個常見問題進行了初步探討，沒有進一步展開，希望能夠拋磚引玉，引起大家更廣泛、更細致的討論。

[1] 中國機械工業聯合會.GB 50052-2009 供配電系統設計規范[S].中國計劃出版社，2010

[2] 水利水電規劃設計總院.NB/T 35044-2014 水力發電廠廠用電設計規程[S].中國電力出版社，2014

[3] 中機中電設計研究院.GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1：2005 低壓電氣裝置 第1部分：基本原則、一般特性評估和定義[S].中國標準出版社，2008

[4] 王厚余.再論變電所的接地和雜散電流[J].建筑電氣，2011，30（3）：3-6

Discussion On Power Distribution Design of Dam of Hydropower Engineering

Zhang Guanghui

（PowerChina Guiyang Engineering Corporation Limited，

Guiyang 550081， Guizhou， China）

Abstract： Several common problems encountered in the design of power distribution system of dam of hydropower engineering are discussed. from the determination of load level， the main wiring design， the choice of diesel-generator set and system grounding problem from several aspects are analyzed and corresponding suggestions are put forward.

Key words： load level， main wiring design， diesel-generator set