曹錫楓

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072)

1 概 況

寶興河為青衣江主源，位于雅安地區(qū)北部。根據(jù)規(guī)劃，寶興河是一條以發(fā)電為主的河流，分六個(gè)梯級(jí)開(kāi)發(fā)，加上青衣江上兩個(gè)梯級(jí)，總裝機(jī)容量940MW。銅頭、雨城、小關(guān)子電站已建成發(fā)電；寶興電站將于磽磧電站發(fā)電后相繼發(fā)電。

磽磧水電站是寶興河梯級(jí)的龍頭水庫(kù)電站，距寶興縣城約33km，距雅安市約251km。水庫(kù)具有年調(diào)節(jié)性能，調(diào)節(jié)庫(kù)容1.87億m3，電站保證出力87.7MW，多年平均發(fā)電量9.11億kW·h，裝機(jī)3臺(tái)，單機(jī)容量80MW，總裝機(jī)容量240MW。電站建成后電力送四川主網(wǎng)，主要供電區(qū)域?yàn)槌啥茧娋W(wǎng)。電站在系統(tǒng)中承擔(dān)腰荷和峰荷。

2 接入系統(tǒng)方式

中國(guó)電力顧問(wèn)集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院在磽磧水電站接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告中，明確磽磧出線電壓為220kV等級(jí)，1回至崇州隆興開(kāi)關(guān)站，線路截面為L(zhǎng)GJ-2×400，線路長(zhǎng)約125km。

3 電氣主接線

根據(jù)最終的電站接入系統(tǒng)方式、裝機(jī)容量及機(jī)組臺(tái)數(shù)和電站在系統(tǒng)的地位，技施設(shè)計(jì)階段的電氣主接線為：發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用3臺(tái)發(fā)電機(jī)組分與3臺(tái)三相雙線圈變壓器組成三個(gè)單元接線；220kV出線共二回，初期一回至崇州隆興開(kāi)關(guān)站，一回預(yù)留，220kV側(cè)為單母線接線。

4 廠用電接線

磽磧水電站是寶興河梯級(jí)的龍頭水庫(kù)電站，在系統(tǒng)中具有較重要的地位，需擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)，故要求廠用電接線應(yīng)具有較高的可靠性。為此，廠區(qū)廠用電考慮三個(gè)獨(dú)立電源：從1號(hào)、3號(hào)發(fā)電機(jī)出口13.8kV電壓各引接一回電源作為廠用電的主供電源，從梯級(jí)電站共用的施工用電保留的10kV網(wǎng)絡(luò)上引接一回備用電源，該電源來(lái)自于銅頭電站35kV系統(tǒng)。

廠用電采用0.4kV一級(jí)電壓供電，根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，廠區(qū)選用三臺(tái)容量為800kVA的干式變壓器。廠用負(fù)荷的供電采用雙層輻射式供電。對(duì)較大負(fù)荷如滲漏水泵等直接從廠用主屏供電。對(duì)負(fù)荷相對(duì)集中的部位，在現(xiàn)地設(shè)置動(dòng)力屏或檢修動(dòng)力箱供電，不僅便于現(xiàn)地設(shè)備操作，也可減少供電電纜長(zhǎng)度，節(jié)省設(shè)備投資。

5 主要電氣設(shè)備選擇

主要電氣設(shè)備選擇原則為：在滿足正常運(yùn)行、短路和過(guò)電壓等各種要求的前提下，選擇有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行維護(hù)方便和經(jīng)濟(jì)合理的產(chǎn)品。由于電站廠址地處海拔1 583m以上，電氣設(shè)備外絕緣按海拔高程進(jìn)行修正。

5.1 發(fā)電機(jī)的選擇

電站的額定水頭490m，選用東芝水電設(shè)備(杭州)有限公司的水輪發(fā)電機(jī)組，并同時(shí)提供機(jī)組輔助設(shè)備，發(fā)電機(jī)控制、保護(hù)設(shè)備等。

發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：

型號(hào)： SF80-10/4160

額定功率/額定容量： 80MW/88.89kVA

額定電壓： 13.8kV

額定電流 3 719A

額定功率因數(shù)： 0.9(滯后)

相數(shù)： 3

額定轉(zhuǎn)速： 600r/min

飛逸轉(zhuǎn)速： 940r/min

旋轉(zhuǎn)方向： 俯視順時(shí)針

絕緣等級(jí)： F級(jí)

發(fā)電機(jī)定子機(jī)座在現(xiàn)場(chǎng)組焊、定子鐵芯在現(xiàn)場(chǎng)疊片和繞組在現(xiàn)場(chǎng)下線，發(fā)電機(jī)設(shè)有機(jī)械制動(dòng)裝置。發(fā)電機(jī)采用全密閉自循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)，并采用二氧化碳滅火方式。

5.2 主變壓器的選擇

由于3臺(tái)主變壓器布置在地下主變壓器洞內(nèi)，選用三臺(tái)90MVA三相水冷雙繞組銅線圈升壓電力變壓器，變壓器主要技術(shù)參數(shù)如下：

型號(hào)： SSP9-90000/220

額定電壓： 242/13.8kV

額定頻率： 50Hz

額定容量： 90MVA

阻抗電壓： 13.2%

變比： 242±2×2.5%/13.8kV

無(wú)載調(diào)壓范圍： ±2×2.5%

聯(lián)結(jié)組別： YN，d11

冷卻方式： ODWF

5.3 220kV配電裝置

根據(jù)廠區(qū)樞紐布置，220kV設(shè)備選用由上海西安高壓電器研究所有限責(zé)任公司生產(chǎn)的六氟化硫全封閉組合電器(GIS)。GIS主要技術(shù)參數(shù)如下：

額定電壓： 252kV

額定電流： 2 500A

額定短路開(kāi)斷電流： 50kA

3秒熱穩(wěn)定電流： 50kA

額定峰值耐受電流： 125kA

5.4 252kV電力電纜和電纜終端

(1) 三臺(tái)主變高壓側(cè)采用三回252kV銅芯、單芯、標(biāo)稱截面400mm2交聯(lián)聚乙烯絕緣、皺紋鋁護(hù)套、聚乙烯護(hù)套電力電纜，通過(guò)電纜洞敷設(shè)至戶外并與戶外GIS樓內(nèi)的GIS設(shè)備相連。主要技術(shù)參數(shù)如下：

額定電壓： 146/252kV

最高運(yùn)行電壓： 252kV

護(hù)套額定工頻1min耐受電壓： 25kV

額定工頻1min耐受電壓： 395kV

額定雷電沖擊耐受電流(峰值)： 1 050kV

額定短時(shí)耐受電流： 40kA/2s

額定峰值耐受電流： 100kA

導(dǎo)體芯數(shù)及標(biāo)稱截面： 1×400mm2

電纜總外徑/彎曲半徑： 121mm/1812mm

單根電纜單位長(zhǎng)度重： 1 346kg/km

最大工作場(chǎng)強(qiáng)： 70kV/mm

容許最大電流(正常電流/短路電流)：

725A/40kA/2s

(2)252kV電纜終端選用瑞士耐克森原裝進(jìn)口的SOA1.245型252kV戶外瓷套終端與主變壓器相連，GIS側(cè)選用與GIS直連的SFY1.245-11/0型GIS終端。

5.5 220kV出線場(chǎng)設(shè)備

220kV出線場(chǎng)布置有戶外氧化鋅避雷器、電容式電壓互感器等，主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1)避雷器。屋頂220kV出線場(chǎng)避雷器選擇運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、可靠性高的氧化鋅避雷器，主要參數(shù)如下：

型號(hào)：

Y10W5-200/520

最高工作電壓：

252kV

避雷器額定電壓：

200kV

避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓：

160kV

標(biāo)稱放電電流：

10kA

陡波沖擊電流下殘壓(峰值)：

582kV

雷電沖擊電流下殘壓：

520kV

操作沖擊電流(2kA)下殘壓：

442kV

避雷器絕緣水平：

1min工頻耐受電壓(一次側(cè))

460kV

沖擊耐壓

1 050kV

爬電比距(基準(zhǔn)電壓252kV)：

2.5cm/kV

在1.05倍持續(xù)運(yùn)行電壓下的局部放電量不大于：10pc

運(yùn)行監(jiān)測(cè)器：

JCQ1-10/800(10kA)

(2) 電壓互感器。屋頂220kV出線場(chǎng)電壓互感器選擇運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、可靠性高的電容式電壓互感器，主要參數(shù)如下：

精確等級(jí)： 0.2/0.5/3P

最高一次電壓： 252kV

額定電容： 0.005μF

額定頻率： 50Hz

二次電壓：

第三線圈 100V

準(zhǔn)確級(jí)及容量：

第一線圈 0.2級(jí)/100VA

第二線圈 0.5級(jí)/150VA

第三線圈 3P/100VA

極限輸出容量： 250VA

絕緣水平：

1min工頻耐受電壓(一次

側(cè)，外/內(nèi)絕緣) 460/395kV

沖擊耐壓(一次側(cè)，

外/內(nèi)絕緣) 1 050/950kV

局部放電水平： 10pc

爬電比距(基準(zhǔn)電壓252kV)： 2.50cm/kV

一次繞組端子機(jī)械強(qiáng)度： ≥3 000N

6 主要電氣設(shè)備布置

電站建筑物按區(qū)域分為三部分：廠區(qū)、引水隧洞和首部。廠區(qū)主要由調(diào)壓井、壓力鋼管、地下主、副廠房、主變洞室、220kV電纜廊道、交通洞、排風(fēng)洞和地面220kV GIS樓等建筑物組成。首部包括大壩、左岸導(dǎo)流洞、放空洞和右岸進(jìn)水口、泄洪道等建筑物。

6.1 主廠房設(shè)備布置

電站廠房為地下式，三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組布置在主廠房?jī)?nèi)。機(jī)旁動(dòng)力屏布置在發(fā)電機(jī)層上游側(cè)；發(fā)電機(jī)主引出線和中性點(diǎn)引出線均在水輪機(jī)層。主引出線在主廠房水輪機(jī)層-Y軸方向；中性點(diǎn)引出線的引出方向?yàn)榈冖粝笙?Y偏+X軸50°。主引出線采用共箱母線引至母線道經(jīng)發(fā)電機(jī)出口斷路器與主變壓器低壓側(cè)相連。母線道內(nèi)布置勵(lì)磁變、FKG2S發(fā)電機(jī)出口斷路器、GN10-20/5000隔離開(kāi)關(guān)和發(fā)電機(jī)出口配電裝置等。

6.2 主變壓器布置

3臺(tái)SSP9-90000/220型主變壓器布置在主廠房下游側(cè)的地下變壓器室內(nèi)，靠高壓側(cè)布置有220kV電纜廊道。在每臺(tái)變壓器下面設(shè)儲(chǔ)油池，并鋪設(shè)直徑為50～80mm的卵石層，以阻斷油的燃燒通道，每臺(tái)變壓器的儲(chǔ)油池設(shè)有排油溝與事故集油池相連。

6.3 GIS樓設(shè)備布置

GIS樓位于戶外，采用二層布置，GIS樓長(zhǎng)36m、寬11.5m，從下至上依次為220kV電纜夾層、220kVGIS層及屋頂出線場(chǎng)。屋頂出線場(chǎng)布置二回220kV出線場(chǎng)設(shè)備，GIS設(shè)備通過(guò)SF6/空氣套管與出線場(chǎng)設(shè)備及架空線連接。主變至GIS樓采用220kV交聯(lián)聚乙烯電纜連接。

7 過(guò)電壓保護(hù)

電氣設(shè)備絕緣配合原則按DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。220kV主變壓器中性點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度的需要采用直接接地或不接地運(yùn)行；經(jīng)計(jì)算發(fā)電機(jī)電壓回路三相電容電流，其值超過(guò)了允許值2A，因此發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過(guò)接地變壓器(高電阻)接地。電站電氣設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)方式如下：

(1)用避雷線作為出線場(chǎng)設(shè)備防直擊雷過(guò)電壓保護(hù)措施，經(jīng)計(jì)算避雷線的防雷保護(hù)范圍可以有效保護(hù)出線場(chǎng)設(shè)備。

(2)在220kV出線上均裝設(shè)一組Y10W5-200/520氧化鋅避雷器作為雷電侵入波過(guò)電壓保護(hù)措施。經(jīng)計(jì)算，避雷器與被保護(hù)設(shè)備(252kV GIS)的電氣距離滿足過(guò)電壓保護(hù)規(guī)程的要求。

(3)因主變壓器布置于洞內(nèi)，采用252kV電纜連接距出線場(chǎng)較遠(yuǎn)，為保護(hù)主變壓器免遭過(guò)電壓損害，在主變洞主變高壓側(cè)各裝設(shè)一組Y10W5-200/520的氧化鋅避雷器。252kV電纜外護(hù)套靠主變側(cè)采用保護(hù)接地、外護(hù)套靠GIS側(cè)采用直接接地。

(4)主變中性點(diǎn)設(shè)置了一臺(tái)Y1.5W5-144/320氧化鋅避雷器及放電間隙進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，放電間隙距離按海拔高程進(jìn)行修正。

(5)為防止感應(yīng)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓威脅發(fā)電機(jī)和主變壓器低壓線圈絕緣，在發(fā)電機(jī)電壓配電裝置高壓柜內(nèi)裝設(shè)一組氧化鋅避雷器。

8 接 地

由于電站廠區(qū)和壩區(qū)相距較遠(yuǎn)，因此電站接地分為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)：廠區(qū)接地系統(tǒng)和首部接地系統(tǒng)。分述如下：

(1)廠區(qū)接地。廠區(qū)接地包括壓力鋼管、地下主、副廠房各層、尾水底板、主變洞、220kV電纜廊道、交通洞、排風(fēng)洞和地面220kV GIS樓等。為充分利用自然接地體的散流作用并減小各部分之間的電位差，在主廠房、副廠房、GIS樓各層敷設(shè)有電氣連通的均壓接地網(wǎng)。均壓接地網(wǎng)應(yīng)盡量利用水工鋼筋，當(dāng)水工鋼筋截面不能滿足接地要求時(shí)，按實(shí)際情況敷設(shè)人工接地導(dǎo)體。并將以上各部位人工接地網(wǎng)與自然接地體形成的接地網(wǎng)相連。

(2)首部接地。首部接地是一個(gè)獨(dú)立的小電流接地系統(tǒng)，按規(guī)程要求該部位的接地電阻值應(yīng)小于4Ω。它包括大壩、左岸導(dǎo)流洞、放空洞、左岸配電房以及右岸進(jìn)水口、泄洪閘、右岸配電房等接地部位。首部接地采用以下接地方式：在人員不能到達(dá)的部位接地體應(yīng)盡量采用以水工建筑物鋼筋為主的自然接地體，將金屬構(gòu)件及水工建筑物中的主鋼筋相互焊接起來(lái)并形成不大于10m×10m有電氣連通的網(wǎng)孔。在壩頂、啟閉機(jī)室和配電房敷設(shè)人工均壓接地網(wǎng)(網(wǎng)孔不大于5m×5m)為輔的混合接地方式，并將以上各部位人工接地網(wǎng)與自然接地體形成的接地網(wǎng)相連。

9 照 明

9.1 照明種類及照明方式

根據(jù)照明裝置的用途，全廠設(shè)有工作照明、事故照明、應(yīng)急疏散指示照明。

(1)工作照明是全廠各工作場(chǎng)所在正常工作情況下，為廠內(nèi)運(yùn)行人員的工作提供必要的照明。工作照明的布置方式，大多數(shù)場(chǎng)所都采用一般照明，使得整個(gè)被照面上產(chǎn)生同樣的照度。

(2)事故照明是當(dāng)工作照明因事故而中斷時(shí)，供給運(yùn)行人員繼續(xù)工作和供人員安全疏散用的照明。

(3)應(yīng)急疏散指示照明：為了便于人員疏散、撤離，在主廠房、副廠房及GIS樓主要通道、樓梯間、安全出口處均設(shè)置火災(zāi)事故疏散指示標(biāo)志照明。

9.2 照明電源

(1)工作照明電源。廠內(nèi)工作照明電源的照明主盤(pán)由0.4kV廠用主屏供電。

(2)事故照明電源。事故照明電源在正常情況下由廠用電供電，當(dāng)廠用電系統(tǒng)故障時(shí)，通過(guò)逆變裝置將直流電源自動(dòng)逆變?yōu)榻涣麟娫垂╇姟?/p>

(3)應(yīng)急照明電源。應(yīng)急照明電源在有事故照明回路的場(chǎng)所，由事故照明電源供電；在沒(méi)有事故照明回路的場(chǎng)所，應(yīng)急燈內(nèi)裝設(shè)蓄電池。

9.3 照明線路截面選擇與敷設(shè)方式

由照明配電屏至照明分電箱，選用銅芯電纜，采用電纜橋架明敷或埋管暗敷。電纜截面選擇以電壓降不大于1%為控制條件。

從照明分電箱至燈具的導(dǎo)線，選用銅芯橡皮絕緣電線。導(dǎo)線截面選擇以電壓降控制在1.5%以內(nèi)為控制條件。