何鍇君，余位權，何 科

(1.貴州省水旱災害防御中心，貴州？貴陽，550002；2.貴州省水利投資集團有限責任公司黔中分公司，貴州？貴陽，550002；3.銅仁供電局，貴州？銅仁，554300)

1 工程概況

大龍?zhí)端娬竟こ涛挥谠颇鲜〕壑荽笠h趙家店鄉(xiāng)，主廠房位于瀑布下游約750 m的左岸坡腳(大龍?zhí)洞鍖Π镀履_)，該位置為“上陡下緩”地形，距趙家店鄉(xiāng)鄉(xiāng)政府下游大約2.5 km。大龍?zhí)端娬緸橐诫娬?，壩址與廠房之間是大姚縣八大旅游景區(qū)之一——“三潭”瀑布。壩址位于廠房上游約2.3 km，趙家店鄉(xiāng)下游450 m。壩址正常蓄水位1 708.00 m，相應庫容1.7萬m3，校核洪水位1 713.54 m。電站采用引水地面式廠房，廠房內安裝2臺容量為6 000 kW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量為12 000 kW；電站年利用小時數(shù)為4 510 h，功率因數(shù)為0.8。

根據(jù)電站裝機規(guī)模、地理位置及其在電力系統(tǒng)中所處的作用等因素，本電站與電力系統(tǒng)的連接方式為：以一回35 kV線路接于110 kV大姚縣中心變電站35 kV母線上，輸送容量為12 MW，輸送距離大約為20 km；另預留一回。

2 電氣主接線方案

根據(jù)電站裝機規(guī)模及初定的接入系統(tǒng)方案，按照接線簡單清晰、技術先進、經濟合理及便于分期過渡的原則，結合本電站實際情況，對電氣主接線進行以下2個方案的技術經濟比較。

2.1 方案一：采用擴大單元接線

主變?yōu)?臺容量為16 000 kVA的雙線圈無載調壓變壓器，電壓等級為38.5±2×2.5%/6.3 kV。設2臺廠用變壓器，單臺容量為250 kVA，其中1臺廠用變壓器接自6.3 kV母線，另一臺廠用變壓器接自35 kV母線，35 kV高壓開關設備考慮為戶內布置。此方案的優(yōu)點為接線簡單、清晰，操作方便。僅用1臺主變壓器，其相應的高壓側設備少，35 kV高壓開關設備安全可靠性較戶外布置高，占地面積小，綜合投資較小，但其供電可靠性較低，小負荷時空載損耗大。

2.2 方案二：2臺發(fā)電機與2臺主變接線方式為單元接線

2臺主變容量均為8 000 kVA雙圈變，高壓側接至35 kV；升高電壓側接線均采用單母線組接線方式。設2臺廠用變壓器，容量為250 kVA，分別接至1、2號機的6.3 kV母線上。此方案的優(yōu)點為當1臺主變故障時，不導致全廠停電，可靠性較高；缺點是綜合投資高。

綜上所述，在主變故障的情況下，方案一會導致電能無法送出，但考慮到該電站裝機容量較小，主變檢修可放在枯水期進行，停電損失小，且綜合投資方案一少39萬元；故推薦該電站電氣主接線方案為方案一接線。

3 短路電流及主要電氣設備選擇

3.1 短路電流計算

根據(jù)本電站的接入電力系統(tǒng)方式，短路電流計算為以大姚縣中心變電站35 kV母線側為無窮大系統(tǒng)，結合發(fā)電機及主變的運行參數(shù)，根據(jù)業(yè)主提供的35 kV側母線短路容量及正序、零序阻抗數(shù)據(jù)完成計算。短路電流計算示意圖如圖1所示。

選取Sj=10 MVA，Uj=Uav為基準值。經計算，XG1*=XG2*=0.267；XB*=0.04；XL*=0.053；短路電流計算結果見表1。

表1 短路電流計算成果表

3.2 主要電氣設備選擇

根據(jù)短路電流計算結果以及本電站35 kV出線的布置方式選擇電氣設備，主要電氣設備根據(jù)技術先進、經濟合理、運行維護方便和安全可靠的原則進行選擇，符合有關規(guī)程、規(guī)范的要求，并能滿足設備本身的要求。電站主要電氣設備參數(shù)如表2所示。

表2 電站主要電氣設備參數(shù)表

4 電氣設備布置

本電站為引水地面式廠房，考慮到電站地勢比較狹窄，不利于土建開挖，故主、副廠房為“一字型”布置。主廠房長為33 m，寬為14 m，2臺機組間距為11 m，在發(fā)電機層(高程為1406.20 m)每臺發(fā)電機機組上游側機組段各布置4塊機旁屏，機旁屏包括2塊勵磁屏、1塊測溫制動屏和1塊機組LCU屏。副廠房右靠主廠房布置，僅為1層。高程為1 406.20 m，長為49.1 m，寬為9.2 m，高為5 m，分別布置有35 kV高壓開關柜室、6.3 kV高壓開關柜室、儀器儀表室、廠用變及勵磁變室、中控室、通信室及交接班室。由于35 kV側電氣設備采用的是戶內布置，故不考慮設升壓站，只需在6.3 kV高壓開關柜室外面布置1臺型號為S10—16 000 kVA的雙圈變壓器；變壓器下設儲油坑，并鋪設厚度不小于250 mm的鵝卵石，油坑內設有排油管直通設在附近的事故油池。變壓器四周設置固定式水噴霧滅火裝置。35 kV出線則從35 kV高壓開關柜室外引出，平臺上放置有耦合電容器和避雷器。根據(jù)其他專業(yè)意見，本電站壩區(qū)用電輸電距離較遠，故不考慮壩區(qū)用電設備。

5 電站廠用電及壩區(qū)用電

廠用電接線采用從發(fā)電機出口6.3 kV母線引接1臺容量為250 kVA的干式變壓器作為廠用電源；另一廠用電源從35 kV母線引接，選用1臺容量為250 kVA的油浸式變壓器，2臺廠變互為明備用。

電站廠用電400 V采用機組自用電和全廠公用電混合的供電方式。廠用電設計為單母線形式，正常情況下由引接至發(fā)電機母線上的廠用變壓器供電；當該臺廠用變壓器故障時，備自投裝置將自動投入另一臺引接自35 kV母線上廠用變壓器運行，以承擔全廠廠區(qū)負荷。

由于壩區(qū)離廠房直線輸電距離大約有2 km，綜合其他專業(yè)意見，故壩區(qū)的用電電源不由廠用電供給，而從附近農村電網接入；但考慮到壩區(qū)有泄洪要求，在壩區(qū)配電房設置1臺50 kW柴油發(fā)電機組作為壩區(qū)負荷的備用電源，以供緊急情況下使用，提高壩區(qū)用電的可靠性。壓力前池用電電源根據(jù)其他專業(yè)的意見，不由廠用電供給，因為壓力前池啟閉機為手動式。

6 照 明

為確保電站內重要部位正常生產、檢修、維護、事故處理的進行，全廠照明設置工作照明和事故照明兩個系統(tǒng)。照明配電盤布置在繼電保護室內，照明配電網絡主要采用樹干式配電。

工作照明是水電站各工作場所在正常工作時需要的一種照明裝置，采用交流380/220 V三相五線制。照明負荷根據(jù)場所的用途，分別設置照明配電箱。

事故照明是當工作照明發(fā)生故障中斷時，用來給值班人員繼續(xù)工作和疏散用的照明裝置，采用交、直流供電方式，直流經過逆變電源供電。事故照明接線采用單母線雙電源自動切換接線，正常情況下，事故照明系工作照明的一部分，并由交流電源供電；當發(fā)生電站停電事故時，由事故照明切換裝置自動切換到逆變電源供電，以確保電站事故處理和人員疏散。

按照合同技術規(guī)范提出的要求和有關標準，對下列主要區(qū)域所考慮的代表性最低照度水平如表3所示。

表3 主要工作場所最低照度表

主廠房發(fā)電機層屬于高大廠房，且為中央生產場所，照度要求高，檢修更換燈泡困難，故采用大功率、高光效、壽命長的金屬鹵化燈作為工作照明方式。為了補充機旁盤照度，在盤后安裝無眩光熒光燈，使照度均勻，光線柔和，且有較高顯色指數(shù)。在中控室、繼電保護室和計算機室布置有DLP屏，計算機及重要控制設備對室內照度要求較高，須光線柔和、無陰影、無眩光、顯色性好，并要求在盤面上的垂直照度和水平照度相差不大。結合建筑吊頂裝修，布置格柵式無眩光熒光燈，并選用部分作為事故照明，使整個環(huán)境顯得和諧舒適。

主副廠房的其他場所根據(jù)其不同功能，采用工廠燈或熒光燈。輔助生產房間及辦公室以熒光燈照明為主，透平油庫及油處理室為滿足防火要求采用防爆燈具。在主、副廠房的主要通道及安全出口等處安裝誘導標志燈和事故門燈，在廠區(qū)四周及停車場采用高壓鈉燈路燈照明。

7 電站絕緣配合、防雷和接地設計

電站絕緣配合、防雷和接地設計按照《水力發(fā)電廠過電壓保護和絕緣設計技術導則》(DL/T 5090—1999)要求進行設計。35 kV配電裝置主要布置在戶內，故不需要采用避雷針作為防直擊雷保護，只需在主、副廠房屋頂敷設避雷帶作為防直擊雷保護。主變場裝設單根18 m的避雷針作為防直擊雷保護。在每臺發(fā)電機出口、6.3 kV母線以及主變的低壓側各裝設1組避雷器。在35 kV線路側配置1組避雷器，35 kV架空輸電線路電站以外2 km架設避雷線。在35 kV引出線出口處各裝1組氧化鋅避雷器，對主變壓器和電氣設備均能起到防雷侵入波保護。35 kV主變壓器中性點采用不接地方式。

電站35 kV系小電流接地系統(tǒng)，對不同用途和不同電壓的電氣設備的接地均使用一個統(tǒng)一的接地網，其總接地電阻值要求不大于4 Ω。電站主接地網由自然接地體和人工接地體兩部分組成。為有效降低接地電阻值，電站接地網的布置首先盡可能充分利用自然接地體，如引水系統(tǒng)的鋼管和鋼筋、供排水管、機組蝸殼、尾水管、進水口攔污柵、各種閘門、水工建筑物的金屬構架等，并在此基礎上再敷設1個人工接地裝置，在尾水渠及附近敷設水下接地網，以降低全站接地電阻。在廠房附近設置一定數(shù)量的垂直接地極，共同構成1個人工接地網。自然接地體和人工接地網之間至少用2根接地干線連接，干線為截面不得小于50 mm×5 mm的扁鋼或直徑18 mm的圓鋼，以構成全廠接地系統(tǒng)。

全站所有電氣設備均就近與接地干線連接，所有金屬結構件均與接地網連接，各接地網之間分別通過鋼管、扁鋼、鋼筋焊接連接。在電站主副廠房、主變場布置各級電壓的電氣設備，均與明敷或者暗敷成閉合回路的水平接地干線相連接。各建筑物層的水平接地網間通過多根垂直接地干線連成一體，并與主接地網連接，重要電氣設備的工作和保護接地干線的連接不少于兩處。

主、副廠房為鋼筋混凝土結構，在結構鋼筋中沿廠房柱內每隔5 m距離選定1根垂直鋼筋與房頂及地板內表層水平鋼筋焊牢，從而形成1個屏蔽網，且與接地干線連接，使整個結構電位均衡。另外，還應在房頂敷設均壓網。