電排站雙回路供電電源改造提升實踐

閆培龍

（梅州市梅州大堤管理處，廣東 梅州 514000）

1 項目背景

梅州大堤南堤全長12.11km，設五座電排站。七孔閘電排站是梅州大堤南堤一座防洪、排澇電排工程。

該站始建于1974年，電排站采用閘站結合的方式，電排站裝機容量為4×155kW，設計流量為4×2.31m3/s，設計揚程為4.49 m。該電排站進行過一次擴容改造，擴容后電排站的排澇標準按10a一遇24暴雨1天排干改造，裝機選取3×560 kW，采用1600ZDB-70潛水電泵機組，配備YQGN990-20電動機，單機排水流量為6.67 m3/s,擴容后電排站總裝機容量為4×155+3×560=2300kW。

2 供電系統(tǒng)優(yōu)化目標

本工程主要對七孔閘電排站進行增設雙回路供電電源工程優(yōu)化改造。保證在其中一根電纜損壞不能正常工作的情況下采用另一根電纜進行，不至于停電。設計范圍從初步供電方案的備供電源T接點至電排站的10kV開關柜止，包括高壓系統(tǒng)接入方式、系統(tǒng)主接線、設備平面布置等，包括將原主供電纜引入配電室并接至進線柜。主要建設內(nèi)容包括：拆除原有高壓柜4面、新裝高壓柜6面、敷設YJV22-8.7/15-3×150電纜300m、敷設YJV22-8.7/15-3×70電纜15m。、搭設腳手架80m2。

七孔閘電排站：從主供電源110kV江南變電站10kV新中東線538七孔閘支線#03塔T接點敷設高壓交聯(lián)電纜YJV22-8.7/15-3×150 150m至10kV進線柜；從備供電源110kV馬鞍山變電站10kV馬江線F26七孔閘排澇側公用電纜分接箱Z3 T接點敷設高壓交聯(lián)電纜YJV22-8.7/15-3×150 60m至10kV進線柜。該電排站現(xiàn)有10kV開關柜比較老化，動作不靈敏，且該型號開關柜已停止生產(chǎn)，維修困難，需予以更換，新裝高壓斷路器柜6面[1]。

3 改造方案分析

3.1 供電電源及計量

本著應考慮符合市政現(xiàn)狀與規(guī)劃，減少施工的停電轉接時間的建設原則，設計供電電源配置如下：

10kV電源主供T接110kV江南變電站10kV新中東線538七孔閘支線#03塔；10kV電源備供T接110kV馬鞍山變電站10kV馬江線F26七孔閘排澇側公用電纜分接箱Z3；用YJV22-8.7/15-3×150電纜從10kV新中東線538七孔閘支線#03塔引至#1配電房新增高壓柜G1；用YJV22-8.7/15-3×150電纜從10kV馬江線F26七孔閘排澇側公用電纜分接箱Z3引至#1配電房新增高壓柜G6；用YJV22-8.7/15-3×150電纜從#1配電房新增高壓柜G4引至#2配電房原有AH1進線柜。

計量采用高供高計計量方式，10kV主供、備供線路計量點設置用戶高壓計量柜，PT:10/0.1kV，0.2級；CT：300/5A,0.2S級。表箱內(nèi)安裝由供電部門提供的電子式多功能電能表及負控終端。計量設備應符合南網(wǎng)典型設計要求[2]。

3.2 短路電流計算

3.2.1 10kV新中東線538運行時

1）系統(tǒng)及線路相關參數(shù)計算：

系統(tǒng)參數(shù)：江南變側定值:4800A/0S、2000A/0.3S、550A/0.6S。

江南站10kV母線阻抗：大方式為0.23202(有名值為0.255)，小方式為0.51548(有名值為0.5670)。

線路參數(shù)為：

a） 江南站至10kV新中東線538七孔閘支線#03塔為電力電纜YJV22-3X300，長度為2km，阻抗Z=2×(0.085+0.081j)=0.17+0.162j。

b） 10kV新中東線538七孔閘支線#03塔至七孔閘電排站為電力電纜YJV22-3X150，長度為90m，阻抗Z=1×(0.347+0.101j)=0.347+0.101j。

變壓器參數(shù)如下：

800kVA 變壓器阻抗：(10.5×10.5/0.8)×0.04=11.02；

100kVA 變壓器阻抗：(10.5×10.5/0.1)×0.04=22.02。

2）關于短路電流的計算：

在七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側，大方式系統(tǒng)對七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側式阻抗為：X=0.255+0.162+0.101+11.02=11.548。七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側三相短路電流IK=(10.5/1.732)/11.548=0.525kA=525A。

在七孔閘電排站100kVA 變壓器低壓側，大方式系統(tǒng)對七孔閘電排站100kVA 變壓器低壓側式阻抗為：X=0.255+0.162+0.101+22.02=22.548；七孔閘電排站100kVA 變壓器低壓側三相短路電流IK=(10.5/1.732)/22.548=0.269kA=269A；在10kV側，小方式系統(tǒng)對七孔閘電排站10KV側阻抗為：

Z=(0.17+0.347）+(0.5670+0.162+0.101)j=0.517+0.83j；

|Z|=√（0.5172+0.832）=0.97。

七孔閘電排站10KV側兩相短路電流IK=0.866×(10.5/1.732)/0.97=5.412KA=5412A。

3）定值計算：

800kVA變 壓 器 柜：CT:75/5A，Ie= Ie=800/(10.5×1.732)=44A。

a） 速斷：

躲變低側三相短路電流：

Idz=1.4×Ik=1.4*525A=735A。

躲主變勵磁涌流 ：Idz=5*Ie=5*22=110A。

取值為一次值735A，.二次值91.87A，時限S=0秒。

b）過流：Idz=4×Ie= 4×22A=88A，二次值11A，時限S=0.3秒。

c）過負荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2X22=26.4A，二次值3.3A，時限S=20秒。

100kVA變壓器柜：

CT:20/5A，Ie=100/(10.5×1.732)=5.5A。

a） 速斷：

躲變低側三相短路：

Idz=1.4×Ik=1.4×269A=378A

躲主變勵磁涌流：Idz=5×Ie=5×11=55A

取值為一次值378A，二次值94.1A，時限S=0秒。

b）過流：Idz=4×Ie= 4×11A=44A，二次值為11A，時限S=0.3秒。

c）過負荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2×11=13.2A，二次值3.3A，時限S=20秒。

3.2.2 10kV馬江線F26運行時

1）參數(shù)計算：

系統(tǒng)參數(shù)為馬鞍山變側定值:5400A/0S，2700A/0.3S，600A/0.6S。馬鞍山站10kV母線阻抗:大方式為0.19681(有名值為0.216),小方式為0.40443(有名值為0.445)。

線路參數(shù)為馬鞍山變電站10kV馬江線F26七孔閘排澇側公用電纜分接箱Z3為電力電纜YJV22-3X300，長度為2km，阻抗Z=2×(0.085+0.081j)=0.17+0.162j；馬江線F26七孔閘排澇側公用電纜分接箱Z3至七孔閘電排站為電力電纜YJV22-3X70,長度為0.32km，阻抗Z=0.32×(0.347+0.101j)=0.111+0.032j。

800kVA變壓器阻抗：

(10.5×10.5/0.4)×0.04=11.02。

100kVA變壓器阻抗：

(10.5×10.5/0.2)×0.04=22.02。

2）短路電流計算：

七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側的大方式系統(tǒng)對七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側式 阻 抗 為：Z=0.216+0.162+0.032+11.02=11.43。七孔閘電排站800kVA變壓器低壓側三相短路電流IK=(10.5/1.732)/11.43=530A；七孔閘電排站100kVA變壓器低壓側的大方式系統(tǒng)對七孔閘電排站100kVA變壓器低壓側式阻抗為：X=0.216+0.162+0.032+22.02=22.43， 七 孔閘電排站100kVA變壓器低壓側三相短路電流IK=(10.5/1.732)/22.43=270A；七孔閘電排站10kV側的小方式系統(tǒng)對七孔閘電排站10kV阻抗為：Z=(0.17+0.347)+(0.445+0.162+0.032)j=0.517+0.639j，|Z|==0.821，七孔閘電排站10kV側兩相短路電流IK=0.866*(10.5/1.732)/0.821=6.395kA=6395A。

3）定值計算：

800kVA變壓器柜：

CT:75/5A，Ie=800/(10.5×1.732)=44A。

a） 速斷：

躲變低側三相短路電流：

Idz=4×Ik=1.4×530A=742A。

躲主變勵磁涌流：Idz=5×Ie=5×22=110A。

取值為一次值742A，二次值92.75A，時限S=0秒。

b）過流：Idz=4×Ie= 88A，二次值取值11A，時限S=0.3秒。

c）過負荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2×22=26.4A，二次值3.3A，時限S=20秒。

100kVA變壓器柜：

CT：20/5A，Ie=100/(10.5×1.732)=5.5A。

a） 速斷：

躲變低側三相短路電流：

Idz=1.4×Ik=1.4×270A=378A。

躲主變勵磁涌流：Idz=5×Ie=5×11=22A。

取值為一次378A，二次值94.5A，時限S=0秒。

b）過 流：Idz=4×Ie=4×11A=44A，二 次 值11A，時限S=0.3秒。

c） 過負荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2×11=13.2，次值3.3A，時限S=20秒。

3.2.3 定值整定

1）800kVA變壓器柜：CT：75/5A：

a）速斷：一次取值744A，二次值93A，時限S=0秒，變高兩相短路時保護靈敏系數(shù)為：Klm=5412/744=7.27。

b） 過流：一次取值88A，二次值11A，時限S=0.3秒，變低兩相短路時保護靈敏系數(shù)：Klm=525/88=5.96。

c）過負荷發(fā)信：

一次取值1.2×Ie=1.2×22=27.2A，二次值3.4A， 時限S=20秒。

2）100kVA變壓器柜：CT:20/5A：

a）速斷： 一次取值380A，二次值95A，時限S=0秒，變高兩相短路時保護靈敏系數(shù)：Klm=5412/380=14.24。

b） 過流： 一次取值44A，二次值11A，時限S=0.3秒，變低兩相短路時保護靈敏系數(shù)：Klm=269/44=6.11。

c） 過負荷發(fā)信。

3.3 電氣一次部分

3.3.1 電氣主接線

配電站電壓為10kV及0.4kV的母線，采用單母線接線形式。配電站10kV電源進線開關采用真空斷路器，兩路供電電源之間設置有可靠的電氣閉鎖裝置。

3.3.2 電氣平面布置

高壓開關柜單列布置在配電房內(nèi)。柜前需操作維修通道以1700～2000mm考慮，柜后通道以800～1000mm考慮，配電房高度以＞4000mm考慮，不影響高壓的正常運行，布置圖見圖1、圖2。

圖1 1#配電室平面布置圖

圖2 2#配電室平面布置圖

因配電房位置限制，高壓開關柜若安裝于二樓，采用電纜橋架敷設電纜，樓板鉆孔，方便電纜的引接[3-5]。

對外的門、窗需設置防小動物的門坎擋板及網(wǎng)欄，電纜孔洞亦要求封閉。

3.3.3 主要設備的選擇

1）電力電纜選用YJV22-8.7/15的交聯(lián)電纜。

2）開關柜選用KYN28A-12真空斷路器柜：①電源進線柜，柜內(nèi)開關選用真空斷路器，開斷短路電流31.5kA。②視變壓器容量及臺數(shù)設置變壓器出線柜，柜內(nèi)開關選用真空斷路器 ，開斷短路電流25kA ；③電源計量柜，柜內(nèi)開關選用真空斷路器 ，開斷短路電流25kA[6]。

3）變壓器中性點接地方式選擇TN-S系統(tǒng)，三相五線制。

3.4 電氣二次部分

1）采用直流操作，選用高頻開關直流盤(24AH/220)，供繼電保護及開關柜操作電源。

2）計量柜小車與進線柜開關設有電氣及機械聯(lián)鎖，防止帶負荷拉合小車。

3）進線柜裝設定時限過流、限時速斷保護。

4）變壓器出線柜裝設定時限過流、限時速斷保護，干式變壓器超溫跳閘保護、高溫發(fā)信。

5）“一主一備”供電方式，裝設自動投入裝置。一次取值13.2A，二次值3.3A，時限S=20S。

4 結 論

通過對梅州大堤七孔閘電排站增設一回供電線路，并在泵站變配電室加裝開關柜及自動裝置，達到了雙回路供電、自動投入備用電源的目的，提高了電排站的供電可靠性與本電排站防洪、防汛能力，保障了梅州經(jīng)濟社會快速穩(wěn)定發(fā)展。工程實施過程中，需嚴格按照相關操作要求執(zhí)行，保證安全達到高質(zhì)量目標。