羅燁

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市410007）

1 電站概況及接入系統(tǒng)

湖南省資水株溪口水電站是湖南省資水干流梯級開發(fā)中的主要工程之一，是一個以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、通航等綜合利用的水電樞紐工程。該工程設(shè)計正常蓄水位87.50m，額定水頭6.1m，加權(quán)平均水頭7.44m，在電站安裝了4臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，每臺機組的額定容量為18.5MW，發(fā)電機出口的額定電壓為10.5kV，額定功率因數(shù)為0.9，額定頻率為50Hz。電站年發(fā)電量為2.952億kW·h，年利用小時數(shù)為3989h。工程于2005年11月下河施工，于2008年機組全部投產(chǎn)發(fā)電。

電站采用110kV一級電壓接入系統(tǒng)，110kV出線回路數(shù)三回，一回接至東坪電廠，線路的長度約為17km。另兩回T接到松木塘110kV變電所，線路的長度約為87 km。每回線路的導線型號為LGJ-240。

2 電氣主接線

電氣主接線是根據(jù)本電站裝機容量、機組臺數(shù)、輸送電壓等級以及在電力系統(tǒng)中的地位、作用及運行方式，按照接線簡單清晰可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的原則，并結(jié)合業(yè)主的要求綜合考慮確定的。

2.1 發(fā)電機電壓側(cè)接線（兩機一變）

對發(fā)電機電壓側(cè)接線選擇了兩組單母線接線、單母線分段接線和兩組擴大單元接線三種接線方案進行比較。對于兩組單母線接線，其優(yōu)點：接線簡單清晰，運行維護方便，繼電保護簡單，投資較單母線分段接線節(jié)省。其缺點：任何一臺主變壓器故障或檢修，對應機組的電能不能送出。對于單母線分段接線，其優(yōu)點：供電可靠性和靈活性最高，任何一臺主變壓器及另一段母線所接機組故障或檢修只影響部分電能的送出。其缺點：增加兩面母線聯(lián)絡開關(guān)柜，設(shè)備投資最高。又不利于布置，影響開關(guān)室整齊美觀，繼電保護不如兩組單母線接線簡單靈活。對于兩組擴大單元接線，其優(yōu)點：接線簡單清晰，投資最省。其缺點：運行的靈活性不及其它方案，繼電保護不如其它兩個方案簡單靈活。經(jīng)過綜合比較上述方案，采用兩組單母線接線為10.5kV發(fā)電機電壓側(cè)接線方案。

2.2 110kV升高電壓側(cè)接線

對110kV升高電壓側(cè)接線選擇了戶外常規(guī)設(shè)備方案與GIS設(shè)備方案兩種接線方案進行比較，再結(jié)合水工樞紐布置進行了詳細的方案比較。

根據(jù)水工樞紐布置，廠房廠區(qū)內(nèi)布置場地較狹窄，如要設(shè)計戶外開關(guān)站，主變場與戶外開關(guān)站地面高程相差41.5m，使主變至戶外開關(guān)站的出線不順暢，進廠公路和上壩公路需穿越主變至戶外開關(guān)站的出線之間，采用戶內(nèi)GIS其設(shè)備投資較戶外常規(guī)高250萬元，而土建投資則省104.2萬元，線路投資省32萬元，一次性投資采用戶內(nèi)GIS方案比戶外開關(guān)站方案多145.8萬元，且如考慮以后的運行維護費，則15年后戶外常規(guī)設(shè)備方案所需費用比戶內(nèi)GIS要高175.5萬元，且采用戶內(nèi)GIS方案較戶外常規(guī)方案有占地小，布置緊湊，設(shè)備先進可靠，運行檢修維護簡單方便且其費用低等諸多優(yōu)點，所以本電站采用戶內(nèi)GIS設(shè)備。

110kV電壓等級接線為兩進三出，對110kV升高電壓側(cè)接線選擇了單母線接線和單母線分段接線兩種接線方案進行比較。首先對于單母線接線，其優(yōu)點：繼電保護及運行操作最簡便，布置簡單方便，運行維護工作量少，投資省，方案經(jīng)濟。其缺點：可靠性沒有單母線分段接線高，母線故障會影響全站的電能送出，但GIS裝置母線故障的機率非常小。對于單母線分段接線，其優(yōu)點：可靠性較單母線接線高，一段母線檢修或故障時，可以斷開分段斷路器，另一段母線可以繼續(xù)供電，只影響部分電能的送出，運行較單母線接線靈活。其缺點：投資較單母線接線多約166萬。繼電保護和運行操作及設(shè)備布置較單母線接線稍復雜。其次兩種方案：從布置場地上比較，GIS設(shè)備布置在主變的正上方，而兩臺主變壓器所需的面積（長×寬）一定，兩種接線方案中GIS室的面積小于主變場的面積，所以兩種接線方案占地面積和土建費用基本相當。從靈活性可靠性比較，方案二高，當其一段母線檢修或故障時，可跳開分段斷路器，由另一段母線繼續(xù)供電，只影響部分電能的送出。方案一存在當母線檢修或故障及與母線相連的隔離開關(guān)故障時，電站的全部電能不能送出的缺點。但方案一設(shè)備投資省，接線簡單清晰，且由于采用GIS設(shè)備，其母線故障的機率非常小，可靠性較差的缺點因為采用GIS設(shè)備而變得不明顯，而其優(yōu)點變得更為突出。經(jīng)過綜合比較上述方案，采用單母線接線為110kV升高電壓側(cè)接線方案。

3 配電系統(tǒng)

3.1 近區(qū)配電

近區(qū)供電電源從Ⅰ段發(fā)電機母線取得，近區(qū)變壓器容量為1600kVA，近區(qū)饋電回路共4回，分別為船閘、大壩溢流閘門、生活區(qū)及株涼線（作為近區(qū)負荷的備用電源，從施工變電所接10kV電源）。近區(qū)供電接線采用單母線接線形式。

3.2 廠用配電

為了確保廠用電的安全可靠性，全廠設(shè)置兩臺SCB10-1250/10型降壓變壓器，其電源分別從兩段10.5kV發(fā)電機電壓母線上取得，同時設(shè)置1臺容量為300kW的柴油機組作保安電源。廠用電低壓母線分3段，均通過聯(lián)絡斷路器連接，兩臺廠變運行方式為暗備用，正常情況下，兩臺工作，母聯(lián)斷路器斷開，任1臺廠變故障或檢修，1臺變壓器帶全廠負荷。當機組不發(fā)電時，也可通過主變壓器從系統(tǒng)倒送廠用電。當兩臺廠變故障時，由柴油發(fā)電機組帶廠區(qū)排水、消防、事故照明等一些重要負荷。

每臺機組機旁設(shè)立3塊動力配電柜，每臺機組的自用電負荷電源從機旁動力柜取得，機旁動力配電柜設(shè)兩回進線電源，分別從低壓配電主屏Ⅰ段和ⅠⅠⅠ段母線取得，兩回進線通過自投裝置能互相切換。

全廠公用負荷分別由3段低壓母線供電。在一些負荷比較集中的場所，如油庫、安裝場、110kVGIS室及廊道層等場所設(shè)置了現(xiàn)地操作動力配電箱。3段母線設(shè)立備用電源自投裝置，廠用母線電壓采用400/230V三相四線制系統(tǒng)，中性點直接接地。

3.3 壩區(qū)和船閘配電

在大壩和船閘交界處設(shè)立一個降壓配電間，配電間設(shè)置兩臺配電變壓器。壩區(qū)和船閘低壓母線分3段，均通過聯(lián)絡斷路器連接，兩臺閘壩變運行方式為暗備用。兩回主進線電源設(shè)置雙電源自投裝置，低壓配電采用400/230 V三相四線制系統(tǒng)。閘壩變壓器電源從近區(qū)11kV配電柜取得。為了確保汛期供電安全，同時考慮從廠房低壓配電母線取一回電源作為備用電源。

4 主要電氣設(shè)備選擇

主要電氣設(shè)備選型的原則是重點考慮設(shè)備的可靠性、安全性、先進性和與工程建設(shè)標準相適應的經(jīng)濟合理性，同時盡量選用節(jié)能、對環(huán)保有利的和無油化的產(chǎn)品。

主變壓器選用兩臺低噪音、低損耗的高效節(jié)能油循環(huán)風冷電力變壓器，其型號為SF10-50000/110，電壓變比為121±2×2.5%/10.5kV，阻抗電壓Ud%=10.5，接線組別為YN，d11。10kV發(fā)電機側(cè)開關(guān)設(shè)備選用國內(nèi)先進的KYN18C-12型鎧裝移開式金屬封閉開關(guān)柜，發(fā)電機出口斷路器配發(fā)電機出口專用斷路器。110kV設(shè)備選用六氟化硫全封閉組合電器（GIS），其斷路器為電動彈簧操作機構(gòu)；隔離開關(guān)為電動操作機構(gòu)；避雷器為SF6氣體絕緣避雷器，出線PT選用TYD110/-0.01型電容式電壓互感器。近區(qū)配電變壓器和兩臺廠用變壓器均選用低噪音、低損耗的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器。廠用電低壓配電裝置選用MNS型低壓抽屜開關(guān)柜。

5 電氣設(shè)備的布置

5.1 主副廠房的布置

廠房電氣設(shè)備的布置結(jié)合樞紐布置及機組的特點，按照機電設(shè)備運行維護方便和盡可能減小開挖及主副廠房電氣設(shè)備的布置與變壓器場、110kVGIS開關(guān)室及中控室等位置相對合理等原則進行布置。就中控室的位置進行了方案比較：方案一：中控室布置在安裝場上游側(cè)，方案二：中控室布置在安裝場下游側(cè)。方案一的主要生產(chǎn)副廠房包括繼電保護室、儀表室、會議室等場所布置在中控樓上層，其優(yōu)點是中控樓運行環(huán)境較好，噪音小，主變場可靠近下游副廠房縮短封母長度，下游副廠房可減少一層；其缺點是中控樓采光和通風條件不好，控制電纜長度需增加，電站整體布置不緊揍。方案二其優(yōu)點是中控樓采光和通風條件好，中控室出入方便，電纜連接長度較短，電站整體布置緊揍；其缺點是運行條件稍差，下游副廠房頂部的公路橋，令中控室噪音較大，灰塵較多。但對于水工專業(yè)的土建開挖量和造價來說，方案一的開挖量和造價大于方案二。經(jīng)過綜合比較采用中控室布置在安裝場下游側(cè)。

整個主廠房長109.9m，凈寬18m，布置有4臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機組。下游副廠房共分3層，在77.50m高程布置有水泵房、空壓機室、油罐室、油處理室等水機輔助設(shè)備和電纜室；在82.30m層布置有中央控制室、高壓試驗室、工具間、高低壓開關(guān)室和廠用變、勵磁變及機旁屏等；在87.30m層布置有蓄電池室、計算機室、載波通信室、辦公室、會議室、資料室、自動化試驗室、儀器儀表室和電工修理間等房間。

5.2 主變場和110kVGIS室的布置

主變場布置在安裝場和中控室下游距離約5m處，場內(nèi)布置有兩臺升壓變壓器及其中性點設(shè)備，面積為29.18× 16.21=473.008m2。在主變壓器的正上方，布置有110kVGIS室和110kV出線平臺，GIS室中布置有6個間隔的設(shè)備。

6 結(jié)論

在布置場地緊張或開挖量較大的情況下，110kV配電裝置采用GIS設(shè)備，便于將來的運行維護及管理，接線可以簡化具有較高的可靠性，性價比較好，有利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。