深溪沟水电站厂用电系统设计

龚雪峰，肖利建

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前 言

深溪沟水电站为大渡河干流规划的第十八级电站，其上一梯级为瀑布沟水电站，下一级为规划的枕头坝水电站。配合瀑布沟水电站的运行方式，深溪沟水电站相应将承担腰荷和调峰运行任务。

电站枢纽由河床式厂房、窑洞式安装间、泄洪闸、冲沙闸、挡水坝等水工建筑物组成，坝顶高程662.50m。电站装设4台轴流转桨式水轮发电机组，单机容量为165MW，额定水头30m，最大水头40m，最小水头20.1m。电站以500kV电压等级接入电力系统。

深溪沟水电站电气主接线方案:发电机—变压器为扩大单元接线，500kV高压侧采用四角形接线。

电站按无人值班原则设计，采用计算机监控系统控制，正常情况下由大渡河流域成都梯级控制中心统一调度运行，当成都梯级控制中心由于某种原因退出运行时，由深溪沟水电站区域控制中心对本电站进行联合控制运行。

2 厂用电系统特点及设计原则

2.1 厂用电系统的特点

(1)供电半径大、负荷点较分散。深溪沟水电站厂用电供电范围主要包括:河床式厂房、坝区、副厂房及开关站、泄洪洞进出口及其他分散的区域。①河床式厂房包括主厂房、窑洞式安装间;②副厂房包括母线层、主变层、电缆层、电缆竖井GIS层及出线场;③坝区包括进水口、表孔、中孔、泄洪闸、冲沙闸等;④其他，包括进厂交通洞、消防水池等。电站供电半径约1km。

(2)供电负荷大。电站厂用电最大负荷出现在1台机组检修、其余3台机组运行的情况，经计算，电站厂用电最大负荷约为3 400kVA。厂房厂用电负荷包括机组自用电负荷、全厂公用电负荷、全厂照明系统负荷和检修用电负荷等。其中公用电负荷主要包括厂房检修渗漏泵、通风空调系统等。全厂照明系统负荷包括主副厂房、进水口坝顶、泄洪闸、泄洪洞进出口、进厂交通洞等处照明。电站单机容量较大，公用电系统和机组自用电系统负荷均较大。

(3)单台电动机容量大。厂房大容量电动机主要有厂房检修排水深井泵等，其检修排水泵的额定功率均为280kW，采用高压电动机。

2.2 厂用电系统的设计原则

(1)保证在厂用工作电源故障、机组起动和停运过程中必需的厂用设备的供电，在机组起动、停运或事故时的切换操作少，并能与工作电源短时并列。

(2)在保证机组安全运行的前提下，接线简单明晰，操作方便。

(3)合理配置厂用电系统的继电保护方式，能够快速切除故障元件，缩小故障运行范围和时间，提供厂用电系统的安全水平。

(4)在厂用工作电源和备用电源失效时，能快速起动和投入事故备用电源。

3 厂用电源及厂用电压

3.1 厂用电源

3.1.1 厂用电源的设置原则

(1)全部机组运行时，保证不少于3个独立电源;部分机组退出运行时，保证不少于2个独立电源;全部机组停运时，保证有两个可靠的外来电源。

(2)当一个电源故障时，另一个电源应能够立即自动投入。

(3)各备用电源应相对独立。

3.1.2 厂用电源的取得方式

(1)由每组扩大单元接线发电机出口引接高压厂用工作电源。

(2)自110kV施工变电站取得厂用备用电源。

3.2 厂用电压

3.2.1 厂用电压的选择原则

(1)降低电能损失，减少短路损耗。

(2)控制厂用电设备投资。

(3)便于与施工电源连接。

(4)综合大电动机的制造水平及负荷分布，设计较合理的电压组合。

3.2.2 厂用电压的选择

深溪沟水电站厂用电系统具有供电范围广、供电半径大、用电负荷大及单台电动机容量大的特点，应采用两级电压供电。

(1)高压厂用电压的选择。高压厂用电电压等级可选用6kV或10kV，这两种电压等级均能满足供电容量、供电距离和电能质量的要求。

电站供电半径约1km，采用6kV或10kV供电均能满足对终端负荷供电时电压损失的要求，10kV供电电能损失和短路损耗较小。

本电站最大的电动机为检修渗漏深井泵的电动机，检修排水深井泵的单台电机功率为280kW。根据之前的制造水平，该容量的10kV电动机价格较6kV电动机高约30%～50%。随着电机绝缘技术的进步，该容量下的两者价格已经接近。

10kV供电，进线断路器的热稳定电流较低，电缆截面小。由于两种电压等级的电缆价差较小，采用小截面电缆可节省有色金属，从而节省电缆投资。

电站110kV施工变电站采用110/35/10kV三个电压等级，电站备用电源直接从施工变电站10kV母线引接较方便。

综上所述，6kV与10kV电压等级相比没有技术和经济优势，为便于厂用电外来电源的引接，减低电能损耗，减少电缆敷设难度，高压厂用电电压采用10kV电压等级。

(2)低压厂用电压的选择。0.4kV电压等级是我国低压网络中正常供电电压等级，使用经验成熟，应用范围广，因此被本电站采用。

4 厂用电接线

4.1 高压厂用电接线

4.1.1 厂房高压厂用电接线方案

单母线分段接线，每组发电机出口引接15.75/10kV高压厂用变压器，分别供两段10kV厂用电母线;母线间设联络断路器。从110kV施工变电站引来的两回10kV电源分别接到两段母线上。

4.1.2 高压厂用电供电方式

根据本电站厂用电系统特点和设计原则，为确保电站的供电可靠性、灵活性，全厂采用分区供电，分为厂坝区用电和泄洪洞进口用电、泄洪出口用电三大部分。

全厂共设3个独立的10kV配电系统，分别为厂坝区用电和泄洪洞进口用电、泄洪出口用电配电系统。

4.1.3 高压厂用电接线的备自投原则

厂房10kV母线分为两段，每段上各接有1回引自机端的电源。两段10kV母线上各自引接一回引自施工变电站的10kV备用电源。每组母线的I、II段相互备用、优先自动投入。

4.2 低压厂用电接线

电站供电半径大，厂用负荷点多、容量大，布置分散。因此对不同性质的负荷采用不同的配电方式，其中一类重要负荷均采用双回路供电，其他负荷分别采用单层或双层辐射式供电。远端负荷，采用10kV双回路电源引至负荷点，在现地设置配电室，对负荷点的各类负荷供电。并尽可能缩短低压配电距离、减少电压损失、提高供电可靠性。

全厂共分:公用配电室、全厂照明配电室、1～2号机自用电配电室、3～4号机自用电配电室、泄洪洞进口箱式变电站、泄洪洞出口配电室、坝顶配电室七个独立配电中心，均采用双电源供电，分别引自10kV配电中心I、II段母线。

电站采用1台柴油发电机组作为全厂黑启动及保坝度汛电源，接入坝顶配电室400V I段母线。

4.3 低压厂用电系统制式

由于本电站供电负荷大、供电范围广、负荷点分散，应采用供电可靠性高、耗材省的供电方式，故采用TN－S系统，作为低压厂用电系统的制式。

5 厂用电设备选择

5.1 设备选择原则

(1)厂用变压器容量的选择采用换算系数法确定计算负荷，并以电站1台机组检修、其余3台机组运行为计算用最大运行方式。

(2)厂用变压器的容量应保证在正常情况下满足全厂厂用电负荷的供电，且在一般事故或检修情况下有足够的备用容量。

(3)由于厂用设备布置在屋内，厂高变、自用变、公用变以及照明变全部采用干式变压器，10kV开关设备采用真空开关，使厂用设备“无油化”。

(4)10kV电缆按额定电流选择，以短路热稳定和电压降进行校验。

(5)10kV及0.4kV电缆全部采用阻燃电缆。

6 结 论

由于深溪沟水电站装机容量较大，在系统中承担腰荷和调峰运行任务，要求厂用电系统具有较高的可靠性和灵活性，厂用电接线应满足在各种工况条件下供电可靠性的要求。因此电站厂用电系统电源的设置应遵循以下原则:当机组运行时，不论是全部机组还是仅有1台机组运行，必须保证有2个(或2个以上)独立电源，且在全厂停机时应保证有可靠的外来电源。由此推荐厂用电电源的取得方式为:全厂主供厂用电电源引自扩大单元接线发电机电压母线;外来备用电源引自施工变电站;用10kV、0.4kV两级电压供电;另设柴油发电机组作为电站的保安备用电源。

该方案满足设计标准和安全运行规范要求

［1］《水电站机电设计手册》编写组.《水电站机电设计手册》电气一次［M］.北京:水利电力出版社，1982.

［2］华东电力设计院.DL/T 5164－2002《水力发电厂厂用电设计规程》［S］.北京:中国电力出版社，2003.