周敏利

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

1 前言

胡濟(jì)巴濟(jì)水電站位于非洲布隆迪共和國中南部的胡濟(jì)巴濟(jì)河上，壩址位于河口上游約7 km 處，廠址位于首都布瓊布拉以南約43 km 的坦噶尼喀湖邊。胡濟(jì)巴濟(jì)水電站采用徑流引水式開發(fā)，水庫正常蓄水位1 172.00 m，總庫容6.47 萬m3，電站裝機(jī)3 臺(tái)、總裝機(jī)容量15 MW，機(jī)型為沖擊臥式機(jī)組、地面廠房及出線廠。該水電站勘探、設(shè)計(jì)、采購、施工、監(jiān)理都由中方提供，根據(jù)中國商務(wù)部與布國政府簽訂的協(xié)議，中方負(fù)責(zé)整個(gè)工程建設(shè)完成發(fā)電并提供運(yùn)維技術(shù)支持，本電站采用110 kV出線1 回，送至布隆迪擬建的卡貝茲110 kV 變電站，輸電線路長約28.4 km；電站出線廠至卡貝茲約28.4 km 的110 kV 等級(jí)輸電線路由中方負(fù)責(zé)建設(shè)，而布隆迪政府則負(fù)責(zé)在卡貝茲建設(shè)110 kV 變電站，通過卡貝茲變電站連結(jié)布國30 kV 電網(wǎng)向首都布瓊布拉供電，另設(shè)1 回30 kV 出線與蒙嘎拉原有線路連接，再通過魯蒙格（配電站）-馬塔那（配電站）-布瓊布拉30 kV 線路，形成一個(gè)環(huán)網(wǎng)供電，該連結(jié)輸電線路也由布隆迪政府負(fù)責(zé)建設(shè)實(shí)施。

2 概述

在實(shí)際工程項(xiàng)目的實(shí)施過程中，中方按期完成了工程的建設(shè)，110 kV 送出線路于2022 年4 月全部線路試驗(yàn)完成，電站首臺(tái)機(jī)組于2022 年5 月1 日動(dòng)態(tài)調(diào)試完成，準(zhǔn)備進(jìn)行涉網(wǎng)調(diào)試時(shí)，收到了布國能源司的書面函件，表示由于受到多方面影響，卡貝茲變電站至少6 個(gè)月內(nèi)都不能完成建設(shè)投用，所以110 kV 線路暫時(shí)不能投運(yùn)，又由于原計(jì)劃的蒙嘎拉線路老舊，負(fù)荷容量較?。▋H4 MW），不能滿足電站機(jī)組涉網(wǎng)試驗(yàn)要求，更無法滿足滿負(fù)荷送電要求，希望中方改變?cè)桨?，重新討論確定新的可行的送電方案來解決此問題，還希望送電至魯蒙格配電站的線路單獨(dú)孤網(wǎng)運(yùn)行。

2.1 原設(shè)計(jì)且已經(jīng)施工完成的送電方案規(guī)劃

本電站采用110 kV 出線1 回，送至布隆迪擬建的卡貝茲110 kV 變電站，輸電線路長約28.4 km；另設(shè)1 回30 kV 出線與蒙嘎拉原有線路連接，通過魯蒙格配電站連結(jié)已有的布瓊布拉電網(wǎng)，所有的工程項(xiàng)目都已經(jīng)由中方施工驗(yàn)收完成，具備投運(yùn)條件。電氣主接線圖如圖1 所示。

圖1 胡濟(jì)巴濟(jì)電氣主接線圖

圖中主要設(shè)備名稱及參數(shù)：

1G、2G、3G：水輪發(fā)電機(jī)組，SFW5000-10/2150，Pn=5 000 kW，600 r/min，Un=6 300 V，cosΦ=0.8

MTR1：三相三圈變壓器，SS11-12500/110，12 500 kVA，121±2×2.5%/33±2×2.5%/6.3 kV，U1-3=10.5%，U1-2=18%，U2-3=6.5%，YN，yn0,d11；

MTR2：三相雙圈變壓器，S11-6300/110，6 300 kVA，121±2×2.5%/6.3 kV，Uk=10.5%，YN,d11；

CB：高壓真空斷路器，ZW7A-40.5，40.5 kV，2 000 A, 31.5 kA；

1CB1、1CB2：SF6斷路器，LW36-126，126 kV，3 150 A，31.5 kA

送電線路規(guī)劃：電站出線主要以1 回110 kV 線路接入系統(tǒng)送電至卡貝茲變電站，通過卡貝茲變電站降壓至30 kV 后接入首都電網(wǎng)，另有1 回30 kV出線連結(jié)蒙嘎拉原來線路，最終從布國南部繞東部接入首都電網(wǎng)，形成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。

一次設(shè)備投運(yùn)情況：發(fā)電機(jī)與主變壓器的組合方式采用1 個(gè)單元接線和1 個(gè)擴(kuò)大單元接線，1 臺(tái)5 MW 發(fā)電機(jī)與1 臺(tái)容量為6.3 MVA 的升壓變組成單元接線，另外2 臺(tái)5 MW 發(fā)電機(jī)與1 臺(tái)容量為12.5 MVA 的三圈升壓變組成擴(kuò)大單元接線。電站110 kV 側(cè)出線1 回，110 kV 側(cè)采用單母線接線方式。容量為12.5 MVA 的三圈變30 kV 側(cè)出線1 回，采用線變組出線方式。電站廠用電可從兩段發(fā)電機(jī)母線各取一回電源，設(shè)置2 臺(tái)6.3/0.4 kV 廠用變壓器，廠用電接線采用單母線分段形式，互為備用。廠房和壩區(qū)各設(shè)置1 臺(tái)容量160 kW 的柴油發(fā)電機(jī)組作為電站事故保安電源，通過6.3 kV 架空輸電線路聯(lián)結(jié)壩區(qū)、廠區(qū)及生活區(qū)。

2.2 送電線路方案修改實(shí)施情況

2.2.1 送電線路方案修改

通過布方政府和中方聯(lián)合專家組經(jīng)過充分的調(diào)研和討論后，聯(lián)合提出了通過110 kV 出線送電的臨時(shí)過渡方案：基本設(shè)想是利用已經(jīng)施工完成的110 kV 線路向首都方向送電，但線路運(yùn)行電壓由設(shè)計(jì)110 kV 降為30 kV，用MTR2 變壓器30 kV 端口出線送電，通過計(jì)算后確定，線路也僅能滿足10 MW（12 500 kVA）電流容量，但本電站已經(jīng)具備3 臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電條件，為了不浪費(fèi)多出的5 MW 電力，還需要增加臨時(shí)設(shè)備，滿足5 MW 的電力輸出需求，計(jì)劃輸送到布隆迪南部（魯蒙格方向）。 送電線路方案修改后一次出線如圖2 所示。

圖2 修改后的電氣主接線圖

增加設(shè)備及物資材料：一套110/30 kV 變壓器（型號(hào)：原德國產(chǎn)的容量為5 MVA，110±15%/30 kV，YN,d11），600 m 30 kV 高壓電纜（型號(hào)：ZR-YJV22-8.7/15-3×120 26/35 kV），用戶側(cè)30 kV 隔離刀閘一套，30 kV 真空斷路器一套，30 kV輸電桿塔若干，金具若干。

2.2.2 具體實(shí)施方案

斷開110 kV 首個(gè)出線塔上跳線，從MTR1（三相三圈變壓器）30 kV 出線端，用高壓電纜連結(jié)至首個(gè)出線塔對(duì)側(cè)，將原來的110 kV 線路當(dāng)做30 kV輸電線路用，卡貝茲不需要變電站，中途增加30 kV塔桿約7 套共3 km 長線路，原來110 kV 終端直接利用此段30 kV 線路連結(jié)至布瓊布拉國家電網(wǎng)；在升壓站110 kV 出線側(cè)臨時(shí)增加一套原德國產(chǎn)的容量為5 MVA，110±15%/30 kV，YN，d11 型變壓器，再增設(shè)一套30 kV 高壓斷路器，利用高壓電纜直接連結(jié)至布加哈馬原有的30 kV 線路桿塔，在首桿上安裝戶外型隔離刀閘一套，向南部魯蒙格方向送電。

圖2 框中設(shè)備未設(shè)置在本電站升壓站內(nèi)，屬于新增設(shè)備，站內(nèi)未規(guī)劃位置，是在站外新開辟場(chǎng)地，臨時(shí)建設(shè)了主變基礎(chǔ)及道路，建蓋了高壓開關(guān)室，開挖電纜溝，并設(shè)置了配電箱及必要的照明。

2.2.3 現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)設(shè)備及送電倒閘操作方案

向首都方向（卡貝茲）送電：首都方向負(fù)荷控制在10 MW 以內(nèi)，可以采取的送電方法如下：1 號(hào)、2號(hào)機(jī)組啟動(dòng)并列運(yùn)行，通過1 號(hào)主變30 kV 端，用發(fā)電機(jī)出口開關(guān)同期并網(wǎng)送電，斷開1CB1 斷路器；1號(hào)或者2 號(hào)中任何一臺(tái)機(jī)組和3 號(hào)機(jī)組并列運(yùn)行，分別用發(fā)電機(jī)出口斷路器做同期并網(wǎng)開關(guān)向1 號(hào)主變送電，通過1 號(hào)主變30 kV 端向線路送電，此時(shí)2CB 斷開。

向魯蒙格方向送電：3 臺(tái)機(jī)組中任何1 臺(tái)機(jī)組通過1 號(hào)或者2 號(hào)主變壓器連結(jié)至110 kV 母線，再經(jīng)過3 號(hào)主變降壓至30 kV 向線路送電，此時(shí)負(fù)荷應(yīng)控制在4 MW 以內(nèi)。

同時(shí)向兩個(gè)方向送電：由3 號(hào)機(jī)組通過2 號(hào)變壓器經(jīng)過110 kV 母線再經(jīng)過3 號(hào)變壓器向魯蒙格（30 kV）方向送電，負(fù)荷控制在4 MW 內(nèi)，1 號(hào)、2號(hào)機(jī)組并列運(yùn)行，通過1 號(hào)主變30 kV 端向首都方向送電，負(fù)荷控制10 MW 內(nèi)，此時(shí)特別注意的是需要斷開1CB1 斷路器，否則，由于兩邊線路電壓不一樣，會(huì)產(chǎn)生負(fù)荷逆流動(dòng)（負(fù)功率）情況（現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也是如此）。

2.3 送出線路投運(yùn)后實(shí)際情況及注意事項(xiàng)

在胡濟(jì)巴濟(jì)水電站3 臺(tái)機(jī)組都已經(jīng)調(diào)試完成，正式投運(yùn)后，實(shí)際的運(yùn)行過程中遇到了很多的問題，而布隆迪國家能源司下屬水電公司也無法徹底妥善解決，很多情況下中方工程師都只能在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)問題進(jìn)行優(yōu)化處理。

問題1：魯蒙格方向電網(wǎng)是由首都30 kV 電網(wǎng)供電的，但是經(jīng)過了長距離的輸電，并且在中途經(jīng)過3 個(gè)配電站向地方送電，線路壓降很大，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在出線廠內(nèi)30 kV 電網(wǎng)側(cè)線路電壓時(shí)常是26.5 kV~28 kV 之間，由于電壓過低，每次只能在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)進(jìn)行同期并網(wǎng)，在出線場(chǎng)30 kV 開關(guān)上進(jìn)行同期試驗(yàn)時(shí)，時(shí)常由于壓差過大并網(wǎng)不成功。

解決問題1 方法：在1 號(hào)變壓器30 kV 端調(diào)整檔位至最低檔，同時(shí)調(diào)整線路側(cè)變壓器至最高檔位，最終解決此問題，當(dāng)然，情況允許時(shí)，盡量在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)進(jìn)行同期并網(wǎng)。

問題2：魯蒙格方向電網(wǎng)原來是連接布瓊布拉電網(wǎng)的，但因?yàn)榫€路及沿途開關(guān)設(shè)備老舊，經(jīng)常發(fā)生影響到首都電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰的重大故障，布方希望能解決此問題。

解決問題2 方法：經(jīng)過中方工程師與布方討論后決定：正常情況從魯蒙格配電站斷開與國家電網(wǎng)連接，由胡濟(jì)巴濟(jì)機(jī)組帶這段孤網(wǎng)運(yùn)行，3 臺(tái)機(jī)組調(diào)試時(shí)都需要分別獨(dú)立帶魯蒙格線路進(jìn)行孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，確認(rèn)任何一臺(tái)機(jī)組在特殊情況下都可以對(duì)魯蒙格線路送電，在同時(shí)向布瓊布拉及魯蒙格方向送電時(shí)需要斷開1 號(hào)主變110 kV 側(cè)斷路器，形成獨(dú)立的兩條線路，否則由于兩條線路電壓差距大，會(huì)形成倒送電情況，還造成了自動(dòng)同期開關(guān)無法并網(wǎng)的情況，由于3 號(hào)變壓器容量僅5 MVA，且設(shè)備老舊，缺少過負(fù)荷保護(hù)，所以向魯蒙格線路送電的機(jī)組必須手動(dòng)限荷，實(shí)際情況是機(jī)組出力控制在4 MW。最終形成一個(gè)電站內(nèi)2 臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行、1 臺(tái)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的情況。

問題3：該電站屬于電網(wǎng)終端，本電站為了使胡濟(jì)巴濟(jì)水電站能正常并入首都電網(wǎng)，主變30 kV端出口檔位已經(jīng)調(diào)整至最低檔28.5 kV，此時(shí)的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓僅5.8 kV 左右，廠用電電壓僅350 V左右，過低的廠用電長期運(yùn)行對(duì)用電設(shè)備損害極大。又由于其中一臺(tái)機(jī)組又做孤網(wǎng)運(yùn)行，由于線路上基本都是照明等感性負(fù)載，無容性負(fù)載，并且負(fù)荷不穩(wěn)定，所以偶爾還需要發(fā)電機(jī)進(jìn)項(xiàng)運(yùn)行來調(diào)節(jié)電壓。

解決問題3 方法：建議布國在該線路上增加無功補(bǔ)償裝置，來提高線路的電壓，但此建議由于資金問題未能得到實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)只能聯(lián)系當(dāng)?shù)氐恼{(diào)度機(jī)構(gòu)，適當(dāng)讓系統(tǒng)內(nèi)的其他機(jī)組增發(fā)無功，但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)效益及調(diào)度系統(tǒng)未統(tǒng)一的關(guān)系，此建議也未得到實(shí)施。在這種情況下，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)2 臺(tái)機(jī)組只能多發(fā)無功來補(bǔ)償電網(wǎng)，但另一臺(tái)機(jī)組又由于做孤網(wǎng)運(yùn)行，在征得發(fā)電機(jī)廠家的同意后，又對(duì)全部機(jī)組做了進(jìn)項(xiàng)運(yùn)行試驗(yàn)（原計(jì)劃不做此試驗(yàn)），以便可以根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況隨時(shí)改變機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。

2.4 多種運(yùn)行方式下的影響分析

對(duì)廠用電的影響：由于布隆迪國家電網(wǎng)非常不穩(wěn)定，電網(wǎng)全系統(tǒng)崩潰發(fā)生非常頻繁，相應(yīng)的電站的機(jī)組時(shí)常由于電網(wǎng)原因造成事故停機(jī)，廠用電消失，只能啟動(dòng)柴油機(jī)發(fā)電重新啟動(dòng)機(jī)組；在這種情況下，為了保證在國家電網(wǎng)崩潰情況下，電站的廠用電能得到保證，同時(shí)也可以快速的重新向電網(wǎng)送電，采取了如下措施：無論是在枯水期還是豐水期，始終保證有一臺(tái)機(jī)組向魯蒙格南部電網(wǎng)方向送電，此時(shí)這臺(tái)機(jī)組屬于孤網(wǎng)運(yùn)行，獨(dú)自帶1 段廠用電和一臺(tái)主變運(yùn)行，以保證電廠用電有兩路獨(dú)立的電源，可以在其中一路電源受影響而斷開的情況下，用自動(dòng)備投開關(guān)及時(shí)切換到另一路電源，不至于全廠斷電。實(shí)際上在布國電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，采用孤網(wǎng)運(yùn)行的線路安全性能明顯高于110 kV 國家電網(wǎng)。

對(duì)運(yùn)行設(shè)備操作的影響：由于送出線方案改變后，新增加了主變、斷路器等設(shè)備，并且在原來設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上又增加了單獨(dú)的對(duì)南部電網(wǎng)送電，增加了孤網(wǎng)運(yùn)行方式，倒閘操作變的更為復(fù)雜，在只有兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，并網(wǎng)運(yùn)行還是分開單獨(dú)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)性和安全性的考慮上尤為重要，電站在枯水期只能發(fā)兩臺(tái)機(jī)組的情況下，優(yōu)先選擇1 號(hào)機(jī)組做孤網(wǎng)運(yùn)行，2 號(hào)或者3 號(hào)機(jī)組并入布國電網(wǎng)運(yùn)行。

對(duì)電站運(yùn)行的影響：在平時(shí)的運(yùn)行監(jiān)視中，要隨時(shí)根據(jù)電壓來調(diào)整，電壓偏低要多發(fā)無功，電壓偏高要少發(fā)無功，通過調(diào)整有功和無功的比例，控制機(jī)端電壓和運(yùn)行電流，確保發(fā)電機(jī)及廠內(nèi)設(shè)備在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。

3 結(jié)束語

對(duì)于境外工程，特別是非洲欠發(fā)達(dá)國家的電力工程，在實(shí)際的施工中會(huì)遇到各種各樣的困難，例如：缺少各種配套設(shè)施、缺少各種物資、缺少國家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或者用多個(gè)國家或者組織的標(biāo)準(zhǔn)，政策的不確定性，極容易由于前期對(duì)本地的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)施情況、政策及標(biāo)準(zhǔn)了解不夠而造成如本文中所說的現(xiàn)場(chǎng)方案大的改動(dòng)，而對(duì)于這種情況，多數(shù)情況下外方無論是技術(shù)還是設(shè)備都不具備能力，在此種條件下，本案例解決現(xiàn)場(chǎng)問題的方法及遇到的后期問題，能給予境外類似工程一個(gè)很好的借鑒，如何在有限的預(yù)算及工期內(nèi)保證一個(gè)水電站滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求完成投產(chǎn)。