沈家正 邢丁丹 張志濤

（中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300202）

1 工程概況

渦河蒙城樞紐舊址位于蒙城縣城北關渦河上，主體建筑物均已建成投運超過50年。近年來，隨著當?shù)厣鐣?jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快，原蒙城船閘通航能力嚴重不足，造成大量船只滯留，制約渦河流域煤炭、建材糧食外運，影響亳州市的經(jīng)濟發(fā)展。

渦河蒙城樞紐移址建設工程于2018年12月正式開工，新閘位于老閘下游10.3km 處，樞紐建筑物防洪、除澇、蓄水灌溉不降低原有功能，船閘由Ⅴ級通航建筑物提高到Ⅳ級，建設標準為500t 級，兼顧交通航運的發(fā)展和城市水環(huán)境和渦河生態(tài)經(jīng)濟帶的建設。工程計劃于2021年9月恢復通航，年底正式竣工投運。

2 變配電系統(tǒng)主接線方案

本工程節(jié)制閘、船閘的部分重要供電負荷等級為一級，對供電可靠性的要求較高。工程整體外部供電電源采用10kV 專用線路，通過架空線路與地埋電纜結合的方式，引接自蒙城縣縣城35kV 夢蝶變的10kV 專用出線間隔。在負荷集中區(qū)域設置柴油發(fā)電機組作為主電源失電時的備用電源。

在管理區(qū)生活樓一層設置10kV 開閉所一座，采用單母線接線方式，包含1 個進線間隔和4 個出線間隔（分別為船閘、節(jié)制閘、管理區(qū)、水文站出線），實現(xiàn)工程內部10kV 高壓集中配電功能。

管理區(qū)變電所主要設備與開閉所布置在同一房間內，10kV 側采用線路-變壓器組接線方式，設置1 臺SC13 系列干式配電變壓器，容量為400kVA。0.4kV 低壓側采用單母線分段接線方式，Ⅰ段母線為常用母線，由主配電變壓器供電；Ⅱ段母線為備用母線，饋線回路連接重要負荷的備用進線，由1臺容量為148kW 的柴油發(fā)電機組供電，投入后可保證重要負荷供電不間斷。Ⅰ段母線上設置容量為160kVar 的無功補償電容器組，根據(jù)負荷運行情況分步投切，保證母線上的綜合功率因數(shù)不低于0.9，滿足電網(wǎng)側要求。低壓母線之間設置聯(lián)絡開關，運行方式靈活可靠。

節(jié)制閘變電所設置在節(jié)制閘右岸橋頭堡的一層及二層，通過10kV 高壓電力電纜與開閉所出線柜相連。10kV 側采用線路-變壓器組接線方式，設置1 臺容量為315kVA 的干式配電變壓器。0.4kV 低壓側為單母線分段接線形式，常用母線由配電變壓器供電，設置容量為120kVar 的無功補償裝置，能夠實現(xiàn)動態(tài)追蹤并分步投切，滿足功率因數(shù)不低于0.9；備用母線由1 臺容量為330kW 的柴油發(fā)電機組供電，保證重要負荷的供電可靠性。

船閘變電所設置在船閘右岸啟閉機房二層，主接線方案、主要設備型式與節(jié)制閘變電所基本一致，故不再重復描述。

丁大溝、丁王莊及后李節(jié)制閘等三座影響處理工程，均采用10kV 架空線路T 接自當?shù)剞r電線路，采用柱上變電臺區(qū)降壓供電，在啟閉機房內設置現(xiàn)地動力配電和控制一體柜，技術方案經(jīng)濟合理，設備布置簡潔直觀，運行和檢修便利。

縱觀工程整體變配電系統(tǒng)，結構清晰合理。以10kV 開閉所作為各區(qū)域分系統(tǒng)的總體配電樞紐，便于集中管理和控制。各分系統(tǒng)通過各自獨立的饋線回路供電，能夠有效地控制電氣故障的影響范圍，避免因設備或線路故障連帶造成臨近區(qū)域的分系統(tǒng)失電，提高了供電可靠性。在主供電系統(tǒng)故障工況下，備用電源系統(tǒng)能夠分區(qū)域獨立運行，按需投入，在一定程度上節(jié)省了工程運行期成本。

3 主要電氣設備選型

本工程10kV 高壓柜采用HXGN17-12 型環(huán)網(wǎng)開關柜，開關設備采用高壓真空斷路器或“負荷開關-熔斷器”組合電器。柜內主要元器件均采用固定式安裝，封閉性能較好，具有較高的集成程度和低故障率；占地面積小，結構相對簡單，便于運行維護；技術成熟，柜內可以集成多種電氣元件，此類產(chǎn)品目前廣泛應用于民用住宅、水利工程、工廠礦山、電網(wǎng)樞紐站等場合變配電系統(tǒng)中。具備信號上送和遠傳遠控功能，基于計算機監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)智慧化運行功能。

配電變壓器采用SC13 系列低噪聲、低局放、低損耗環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，外形美觀占地空間?。徊捎镁哂凶韵ㄗ枞继匦缘慕^緣材料，變壓器自身防火防爆。變壓器鐵芯采用冷軋高導磁晶粒取向硅鋼片，有效降低空載損耗和空載電流；優(yōu)化鐵芯模型，避免空腔共鳴，變壓器噪聲顯著低于國標要求。繞組線圈采用優(yōu)質銅導線，以玻璃纖維作為絕緣和結構加強材料，線圈結構設計能夠明顯提高變壓器抗雷電沖擊能力，具有良好的電氣性能。

0.4kV低壓開關柜采用MNS2.0型抽出式開關柜，柜體采用標準化模塊組合設計，滿足各種元件的安裝要求。柜體結構緊湊，配電回路布置經(jīng)濟，單面柜體內根據(jù)回路額定電流大小可集成9～36 個配電回路。采用標準化元件布置，便于后期更新擴容；設備運行連續(xù)性和可靠性高，特有的抽屜式結構對操作人員有較高的人身安全保障。低壓斷路器均采用韓國原裝進口產(chǎn)電TS 系列塑料外殼斷路器，機械和電氣性能優(yōu)良，能夠大幅度延長檢修維護周期和使用壽命年限。

本工程電氣一次動力電纜均選用ZR-YJV（22）阻燃型交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，護套采用無氯材質，大幅降低對環(huán)境造成的不利影響。各電壓等級電力電纜及附件均由國內知名廠家生產(chǎn)制造，線芯采用高純度銅材絞制，具有良好的機械和電氣性能。高壓電纜終端采用工廠預制冷縮式電纜終端，將重要工序在干燥無塵的工廠車間內加工完成，能夠有效延長使用壽命，降低故障率。電纜外護套阻燃防火，電纜構筑物內設置防火封堵及隔板，能夠有效降低電氣火災蔓延風險。

4 站用電和應急電源系統(tǒng)

本工程管理區(qū)、節(jié)制閘、船閘等各區(qū)域站用電系統(tǒng)結構和運行方式類似，本節(jié)以節(jié)制閘站用電系統(tǒng)作為舉例，簡要介紹和解析站用電和應急電源系統(tǒng)配置方案和運行方式。

節(jié)制閘0.4kV 站用電系統(tǒng)采用單母線分段接線方式。其中Ⅰ段母線為常用母線，由一臺10/0.4kV降壓配電變壓器供電，容量為315kVA，饋線回路為站用電負荷的主電源回路，包括無功補償裝置出線、1#～16#閘門啟閉機動力配電箱（兩兩一組）主供電源共8 個出線、左右岸橋頭堡照明配電箱出線、電梯出線、UPS 電源柜出線等。Ⅱ段母線為備用母線，由1 臺容量為330kW 的柴油發(fā)電機組供電，饋線回路為8 面啟閉機動力箱的備用電源出線。兩段母線間設置聯(lián)絡斷路器，與兩個電源進線斷路器之間設置閉鎖與備自投裝置。啟閉機動力箱內設置一主一備兩路供電電源，ATS 雙電源自動切換裝置可以自動切換至正常工作電源保證供電持續(xù)性。

正常工況下，10kV 配電變壓器投入運行，變壓器低壓側斷路器閉合，母聯(lián)斷路器和柴油機出線斷路器斷開，Ⅰ段母線帶負荷運行，柴油發(fā)電機組和Ⅱ段母線作為冷備用。當主供電源或主變壓器失電時，需要運行人員手動啟動柴油發(fā)電機組，閉合Ⅱ段母線進線斷路器，由柴油發(fā)電機組通過Ⅱ段母線為8 面啟閉機動力箱供電，保證閘門能夠正常實現(xiàn)啟閉功能。此時如有必要，也可閉合母聯(lián)斷路器，低壓配電系統(tǒng)呈單母線運行，電梯及戶內外照明系統(tǒng)正常投入使用。外部供電電源恢復正常運行或主供電回路設備故障解除后，站用電系統(tǒng)需恢復正常運行工況。根據(jù)電網(wǎng)側要求，兩路電源不能并列運行；即主變壓器和柴油發(fā)電機組同時帶電運行的情況下，母聯(lián)斷路器必須保持斷開狀態(tài)，以避免自備電源對開閉所和電網(wǎng)側開關站設備運行造成反向沖擊造成設備故障。

5 照明系統(tǒng)

本工程照明標準按照《水利水電工程照明系統(tǒng)設計規(guī)范》（SL641-2014）及《建筑照明設計規(guī)范》（GB50034-2013）相關規(guī)定執(zhí)行，按照各類工作場所的照度要求，設置環(huán)保節(jié)能新型照明設備，保證照度均勻亮度合適，滿足值班運行人員的視覺衛(wèi)生條件。

生活樓、辦公樓、節(jié)制閘橋頭堡及啟閉機房、船閘啟閉機房等室內空間，照明燈具以嵌入和吸頂式安裝的LED 格柵燈為主。相比于傳統(tǒng)的管型熒光燈，相同光通量的LED 光源耗電量僅為熒光燈的10%，使用壽命超過5 萬小時；采用陣列式燈珠設計，光線柔和均勻，不易造成視覺疲勞；光源發(fā)熱量低，能夠明顯降低熱輻射造成的燈具外殼和塑料零部件的老化速度。戶內重要疏散通道和重要場所，設置自帶蓄電池的應急照明燈具，能夠在正常供電電源斷電后自動啟動，持續(xù)照明時間不小于90 分鐘，應急工況下保證人員正?；顒铀璧恼彰鳁l件。

管理園區(qū)、封閉堤和中隔堤交通道路、節(jié)制閘交通橋、船閘閘室左右岸交通橋及上下游靠船墩鋼便橋等區(qū)域，設置戶外照明路燈；節(jié)制閘閘門上方設置戶外投光燈。戶外路燈均采用高壓鈉燈光源，光線在雨雪霧等惡劣天氣具有較強的穿透性，對主航道及陸上連接道路的交通安全起到全天候的照明保障作用。節(jié)制閘戶外投光燈主要作用是在夜間能夠觀察各孔閘門的啟閉情況，方便現(xiàn)地值班運行人員巡視和檢查。戶外照明燈具外殼防護等級不低于IP65，具有優(yōu)良的防雨防塵性能；照明系統(tǒng)設備兼顧功能性與造型美觀，提升整體工程的夜間景觀亮化效果。

6 接地防雷系統(tǒng)

為防止直擊雷危害，本工程生活樓及辦公樓、節(jié)制閘啟閉機房、船閘啟閉機房的頂部，均裝設了避雷帶；通過埋設在結構柱及墻面內的接地引下線，與主接地網(wǎng)相連，保證雷電入侵波能夠以最短路徑導入大地，避免對運行人員及設備造成安全隱患。

在船閘、節(jié)制閘上下游側及船閘閘室內的混凝土底板中，預埋人工接地網(wǎng)。充分利用浸水混凝土及底板下原狀河道沙石黏土的低電阻率特性，并與底板鋼筋、閘門槽等金屬構件進行可靠焊接，達到主接地網(wǎng)的接地電阻不大于1Ω 的要求。

各區(qū)域站用電系統(tǒng)的10kV 配電變壓器低壓側中性點直接接地，開關柜、動力配電箱、現(xiàn)地LCU 柜、啟閉機機架、液壓泵站、通信及計算機監(jiān)控系統(tǒng)盤柜等電氣設備的外殼與接地網(wǎng)可靠連接，形成TN-C-S接地系統(tǒng)，充分保障出現(xiàn)操作過電壓時的人身及設備安全。

7 結束語

在參建各單位的通力合作下，渦河蒙城樞紐建設工程于2021年8月29日通過電氣與控制系統(tǒng)安裝單位工程驗收，所有機電設備調試完畢，試運行狀況良好，具備正常投運條件。8月31日整體工程通過完工驗收，為9月中旬渦河主航道恢復通航和2021年底工程通過竣工驗收打下了良好基礎，也在工程爭創(chuàng)水利工程“大禹獎”的征程中邁出了重要一步■