敞开式组合电器在水电站的运用

罗新月

【摘要】拉潭水电站厂房位于山谷之间，开关站布置在厂房附近比较困难，通过采用敞开式组合电器将设备布置在主厂房屋顶上，解决了开关站布置困难的问题。

【关键词】开关站 设备布置 敞开式组合电器

1工程概况

拉潭河地处于云贵高原南缘，地势较高，河流属于山区性河流。拉潭二级水电站位于南丹县吾隘乡东南平累村西北侧的拉潭河左岸，是一座引水式电站，电站总装机为2×800kW；本电站的接入系统，是将发电机电压升压至35kV后，就近T接于拉潭一级水电站～同贡水电站35kV线路上。

电气主接线的设计原则：

（1）主接线简明清晰，运行灵活，设备故障影响范围小，经济合理。

（2）主接线的设计应结合整个枢纽的特点，以便于设备布置及运行管理。

根据电站的装机台数、容量，选定主接线方案如下：

发电机电压侧采用2机1变的发电机-变压器组扩大单元接线，设1台S9-2000/35主变压器，35kV电压侧采用线路-变压器组接线。

电站厂房处于山谷之中，主厂房面积为11x15m2，高程234.4m，主厂房由主机间和安装间组成的单层厂房，厂房内机电设备布置比较紧凑，无法将升压站的电气设备布置在厂房内；厂房附近地势较高（高程253m），关开站在厂房附近就地布置较困难。采用目前常规中型设备布置，土建开挖土方量很大，故考虑敞开式组合电器或全封闭组合电器。

2敞开式组合电器的特点

（1）敞开式组合电器将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线等组成有机地组合在移动小车及钢结构支架上，结构紧凑。

（2）敞开式组合电器设备占地面积是常规开关站布置的40%左右，具有节约用地，减少工程造价等显著特点。

（3）根据工程接线方式的不同，可对输变电设备的各功能元件进行合理的配置，整个间隔可在工厂预制，在出厂前完成装配及所有的调试，并整体运输到安装现场，极大地缩短安装周期。

（4）断路器与隔离开关小车间、隔离小车与接地开关间不仅设置有电气联锁，而且还设置了机械联锁，防止高误操作能力更强。

（5）敞开式组合电器采用新一代高性能的灭弧室、干式电压互感器、复合绝缘子、避雷器等组成的一个整体，它们在正常运行时，无需维护、可靠性高。

（6）敞开式组合电器与全封闭组合电器相比，价格低，产品结构较简单，重量较轻，安装方便，周期短，费用低；操作简便，维护检修方便。

3方案比较

3.1开关站布置方案比较

方案一：常规中型布置电气设备。开关站布置于主厂房上游侧，要求地面高程为234.4m，长宽尺寸为17.0x8.0m2。而实际地面高程为253.0m，要满足地面高程为234.4m，大约开挖土石方量为2400m3，开挖量很大。

方案二：敞开式组合电器、主变压器均布置在主厂房内，需要增加一层厂房；均布置在主厂房屋顶，屋顶长宽尺寸为11.0x5.0m2。能够满足电器布置要求。

方案三：全封闭组合电器、主变压器均布置在主厂房内，需要增加一层厂房，均布置在主厂房屋顶，屋顶长宽尺寸为11.0x5.0m2。能够满足电器布置要求。

从以上三种布置方案看，敞开式组合电器和全封闭组合电器设备布置灵活，可将设备布置在屋外和屋内，而占用布置较少，从而能更有效地提高土地利用率。

3.2技术比较

方案一：开关站距离中控室较远，给运行维护管理带来不便，升压站占地面积大，安装周期长，可靠性和防止误操作能力稍差。

方案二：设备布置紧凑，占地面积小，安装简单快捷，可靠性高，防止误操作能力强，具备较好的互换性，维护管理方便。

方案三：占地面积小、占用空间少、运行可靠性高，维护工作量小、检修周期长，不受外界环境条件的影响，无静电感应和电晕干扰，噪声水平低，抗震性能好，适应性强。

从以上三种技术方案看，常规电器设备、敞开式组合电器设备、全封闭组合电器设备均能满足技术要求。特别是小水电站技术要求不是很高，常规电器设备、敞开式组合电器设备就足够了。

3.3防雷、接地保护设计比较

方案一：开关站布置在主厂房附近，需设计一基30m高的避雷针及接地网。

方案二：（1）开关站布置在厂房内，屋顶配置避雷带即可。（2）开关站布置布置厂房屋顶上，需装设两基10m的避雷针，且采用加强分流、装设集中接地装置、设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点、避雷针接地引下线尽量远离电气设备等防止反击的措施。

方案三：同方案二。

从以上三种防雷方案看，开关站布置在主厂房附近和厂房内，防雷、接地设计比较简单，施工也比较方便，比较容易满足防雷、接地保护的要求。而开关站布置屋顶上，防雷、接地保护的要求比较高，施工难度也比较大。

3.4经济比较

方案一：开关站布置在厂房附近，土石方开挖及运输的费用，开关站土建费用，旱地补偿费，电气设备费，避雷针及接地网的费用。

方案二：（1）开关站布置厂房内需增加土建投资（增加一层厂房），敞开式组合电器设备费。（2）开关站布置在厂房屋顶上需增加避雷针的费用，敞开式组合电器设备费。

方案三：（1）开关站布置厂房内需土建投资（增加一层厂房），全封闭组合电器设备费。（2）开关站布置在厂房屋顶上需增加避雷针的费用，全封闭组合电器设备费。

从以上三种方案的经济比较来看，方案一的土石方开挖及运输的费用大于方案二（三），方案一还加上以上所列的费用远远大于方案二（三）。方案二与方案三进行比较，全封闭组合电器价格远高于敞开式组合电器，故方案三费用大于方案二。方案二中的增加一层厂房投资远远大于两基8m避雷针。经过以上费用比较，得出开关站采用敞开式组合电器布置在厂房屋顶上的费用最少。

通过以上四个方面进行比较，采用敞开式组合电器既能节省占地，又能满足技术要求；布置在厂房屋顶上，既能节省投资，又能满足防雷、接地保护的要求。

就本工程所在地理位置及环境条件，开关站采用敞开式组合电器且布置在厂房屋顶上，能成功地解决开关站布置的问题，而且能节省投资。

4结语

敞开式组合电器具有占地少，可靠性高、工程造价低等显著特点，特别适用于用地紧张，交通不便的山区的水电站。