沈文蘭

剛國（金）ZONGOⅡ水電站電氣一次設計

沈文蘭

介紹了剛果 (金)ZONGOⅡ水電站電氣一次設計主要內容，對電能接入系統(tǒng)、電氣主接線、主要電氣設備選擇布置、廠用電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等方面的設計特點進行了總結概述，其內容可為國外相關工程設計提供參考。

ZONGOⅡ水電站 電氣一次 接入系統(tǒng) 主變壓器

1 工程概況

剛果（金）ZONGOⅡ水電站位于剛果（金）下剛果省剛果河一級支流印基西（INKISI）河河口附近，距河口約5 km。由印基西（INKISI）河引水至剛果河（Le Fleuve Congo）左岸灘地建主廠房引水發(fā)電，ZONGOⅡ水電站是以發(fā)電為單一目標的混合式開發(fā)水電站。取水口位于已建ZONGOⅠ水電站下游。電站總裝機3臺，單機容量為50 MW，總裝機容量為150 MW。年發(fā)電量不小于8.61億kW·h，年運行小時數(shù)為5 746 h。ZONGOⅡ水電站建成后將使剛果（金）首都金沙薩市的電力供應緊張局面得到有效緩解。工程主要建筑物包括水壩、沖沙閘、取水口、引水隧洞、調壓井、壓力鋼管、閥室及廠房等。

2 電站設計特點

2.1 電能接入系統(tǒng)

ZONGOⅡ水電站以2回220 kV架空線路接入Kinshasa西部金蘇卡變電站，并通過2回70 kV架空線路連至ZONGO I電站開關站70 kV母線。送出工程包括1條單塔雙回220 kV輸電線路，長度約70 km；1條單塔雙回70 kV輸電線路，長度約4.4 km。同時滿足電網發(fā)展要求，電站開關站預留2個220 kV出線間隔位置。

2.2 電氣主接線

根據本電站規(guī)模及電站在剛果（金）電力系統(tǒng)中的地位，從經濟合理、技術先進、接線清晰、當?shù)噩F(xiàn)有的運行管理習慣、便于施工等方面考慮，設計中，對發(fā)電機－變壓器組接線及升高電壓側接線型式進行了比較選擇。選定電站接線方式如下：

（1）發(fā)電機與變壓器采用單元接線方案，每臺機組設置1臺升壓變壓器，發(fā)電機出口設置斷路器，見圖1。

圖1 發(fā)電機與主變單元接線

（2）電站 220 kV系統(tǒng)設置架空出線 2回，GIS管道出線至220 kV/70 kV變壓器2回，并預留2個出線間隔；根據發(fā)電機－變壓器組接線，設置3個主變進線間隔。見圖2。

圖2 220 kV雙母線接線

（3）電站通過70 kV系統(tǒng)與ZONGO I電站連接。70 kV系統(tǒng)設置2個進線間隔及2個出線間隔，采用不帶母聯(lián)雙母線接線方式，見圖3。

2.3 主要電氣設備選擇及布置

根據工程環(huán)境要求，本電站所選用的全部電氣產品均為濕熱帶產品，并在溫度變化時考慮有防結露的措施。

2.3.1 水輪發(fā)電機

圖3 70 kV雙母線接線

2.3.2 主變壓器

2.3.3 220 kV/70 kV配電裝置

2.3.4 發(fā)電機電壓成套開關設備

高壓開關柜至發(fā)電機組和主變壓器低壓側的連接采用共箱封閉母線；勵磁變壓器采用干式變壓器，裝于金屬封閉外殼的箱體內；廠用電變壓器采用帶外殼的干式變壓器。

根據ZONGOⅡ水電站總體布置及地形和地勢條件，3+2臺主變壓器布置在主廠房的上游側主變壓器室內。主變壓器室底部設事故貯油坑。主變壓器低壓側與發(fā)電機主引出線采用共箱封閉母線連接。主變壓器檢修為通過運輸軌道進入安裝場。

結合220 kV/70 kV電壓等級的出線方向和本工程的場地條件，本配電裝置采用GIS戶內布置方案。220 kV/70 kV開關設備布置在主廠房上游主變壓器室上層。3臺 63 000 kVA主變壓器與220 kV開關設備之間采用GIS管道連接。220 kV開關設備與2臺50 000 kVA主變壓器之間采用2 條GIS管道連接。為節(jié)約占地、減少工程量，220 kV/70 kV出線門架及出線設備分別布置在220 kV/70 kV GIS室房頂平臺上。

勵磁變壓器柜與機組出口的PT柜及電站的10.5 kV機壓柜一起布置在主廠房上游側副廠房的高壓開關室內。

全廠公用400 V配電盤及廠用變壓器布置在主廠房上游側副廠房的400 V低壓配電室內。2臺柴油發(fā)電機布置在廠區(qū)單體建筑物機電設備用房同一層內。

2.4 廠用電系統(tǒng)

廠用電系統(tǒng)包括站內廠用電、閥室供電及電站壩區(qū)進水口供電等。

根據電站規(guī)模和接線方式，并結合剛方電力公司要求，廠用電共設有5個電源回路及2臺柴油發(fā)電機組。3回電源分別取自電站1#、2#和 3#機組單元的出口，此3回廠用變壓器高壓側的電壓為發(fā)電機的機壓10.5 kV；還有兩回電源就近引自外引電源。

廠用低壓母線采用單母線分段的接線方式，3段母線的電源分別引自5臺變壓器的低壓側和2臺柴油發(fā)電機組，每臺變壓器按全廠負荷60%考慮,容量為800 kVA，每臺柴油發(fā)電機組的容量為500 kW。5臺變壓器進線斷路器以及2臺柴油發(fā)電機進線斷路器均設置電氣連鎖、自動投切裝置。

閥室及電站壩區(qū)供電系統(tǒng)均為從本電站外引電源10.5 kV系統(tǒng)線路就近引接一路10.5 kV電源，并另設置1臺柴油發(fā)電機組做為應急電源。

2.5 接地及照明系統(tǒng)

電站 220 kV及70 kV系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)。接地材料采用鍍鋅扁鋼。主接地網由人工接地網和自然接地體兩部分組成。由于本水電站為引水式電站無水庫，以往水電站所采用的在壩前的庫區(qū)敷設水下接地網以達到降低全廠接地電阻的措施對本工程不再可能。本工程設計中，充分利用了調壓井、電站尾水渠等區(qū)域制作人工水下接地網，并沿剛果河邊上下游各敷設500 m接地導體，以降低整個接地網接地電阻。并且充分利用了機組蝸殼、進水系統(tǒng)的鋼管、尾水鋼管、閘門槽、建筑物鋼筋以及埋設在地中的供排水鋼管等自然接地體。設計接地網接地電阻小于1 Ω。

所有照明按區(qū)域劃分,主廠房采用金屬鹵化物燈，中控室采用三基色熒光燈。主廠房、中控室、配電裝置室等重要場所設置事故照明，確保事故狀態(tài)時處理工作。燈具設非燃保護罩。

3 結語

通過對剛果（金）ZONGOⅡ水電站位置、設備運行維護方便、盡量減少開挖及電站運行安全可靠等的全面考慮及分析，設計不局限于中國規(guī)范，將高壓220 kV和70 kV采用GIS設備設置在同一個開關站內，220 kV變壓器采用無載調壓，70 kV變壓器采用有載調壓，廠用電采用3路機組電源加2路外引電源加柴油機的可靠引接方式，接地采用沿剛果河邊上下游敷設接地導體，以降低整個接地網接地電阻值，適應了剛果（金）國家電網電力送出及ZONGOⅡ水電站各種工況運行要求，得到了當?shù)仉娏镜恼J可，并順利通過了咨詢公司及剛方業(yè)主的審查。

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2015-09-18）

沈文蘭 女 高級工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222