古学水电站坝顶用电设计

刘 阳， 谭 先 春

(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014)

1 概 述

古学水电站位于四川省甘孜州得荣县境内，为金沙江左岸一级支流定曲河乡城、得荣段梯级开发的第八个梯级。电站采用引水式开发，坝址位于奔都乡藏色桥上游1.52 km处，上距得荣县城12.8 km；厂址位于古学乡卡日共村上游350 m处，上距坝址公路里程约15.6 km。得荣县至云南省香格里拉县的公路经坝、厂址通过。

古学水电站工程的开发任务主要为发电，兼顾环境生态等综合用水要求。水库正常蓄水位高程为2 270 m，总库容26.84万m3。电站装机2台，总装机容量90 MW，联合年利用小时为4 471 h，单独年利用小时为4 313 h。古学水电站为采用混凝土闸坝挡水的长隧洞引水式电站。工程枢纽主要建筑物包括：混凝土闸坝、发电引水隧洞、调压井及压力钢管、厂房及开关站等。

由于古学水电站采用岸边引水式地面厂房，引水隧洞长约14 km，电站厂房到首部枢纽混凝土闸坝的公路里程约15.6 km，距离较远，两回工作电源全部从厂房引接的方案并不理想。因此，坝顶用电从厂房取一回10 kV电源作为工作电源，并保留35 kV施工电源作为另一回工作电源，两回电源互为备用。

2 坝顶用电方案的制定

2.1 坝顶用电电源的选择

根据四川电力设计咨询有限责任公司《定曲河流域梯级电站送出规划报告》，古学水电站建成后，以220 kV电压等级出线一回至奔都电站开关站，输电线路长约14 km，采用LGJ-300导线。

根据接入系统方案并经过技术经济比较后，最终确定的古学水电站电气主接线方案为：两台发电机采用扩大单元接线，设置一台主变压器，220 kV出线侧为变压器——线路组接线。

一般情况下，当电站装有两台水轮发电机组时，坝顶用电设备的电源分别从两台发电机各自电压母线上引接一回线路到坝顶作为坝顶工作电源，两回电源互为备用。但是，由于厂房距首部枢纽较远，两回线路全部从发电机电压母线上引接线路将很长，既不经济，供电可靠性也不高。

因此，古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电设备的第一工作电源应优先考虑从两台发电机10 kV电压母线上引接一回电源，第二工作电源则考虑保留35 kV施工电源或从地方电网引接一回电源。

经向业主了解，古学水电站首部枢纽大坝附近有即将动工的奔都变电站，也有大坝施工时临时T接的35 kV线路。由于奔都变电站尚未动工，同时，从地方电网引接电源需当地电力部门审批，其手续繁杂，不确定因素较多。而采用35 kV施工线路供电也需办理相应手续，电力计量问题亦比较复杂。

综合上述因素并进行分析后，推荐古学水电站坝顶用电第二工作电源从35 kV施工线路引接，与从古学水电站10 kV发电机母线引接的电源互为备用。

为确保坝顶供电的可靠性，在坝顶设置了柴油发电机组，作为大坝的保安电源。

综上所述，所推荐的古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电设备的工作电源一共有三回：从古学水电站两台发电机共用电压母线上引接的10 kV电源；保留的坝顶35 kV施工电源；在坝顶配电房设置的应急柴油发电机组。

2.2 坝顶用电的接线

古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电共设置了两台降压变压器，互为备用，并设置了柴油发电机组作为保安电源。坝顶用电采用单母线接线形式，其接线情况见图1。

图1 古学水电站坝顶用电接线图

3 坝顶主要电气设备的选择

3.1 坝顶用电设备

古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电设备主要为进水口、泄洪闸等启闭机设备，另外还有调流阀、门卫室、坝顶配电房等用电负荷。根据金属结构专业提供的资料，进水口2-2×100 kN单向门机的起升机构有4台电机，但只有2台会同时使用；坝顶1 250 kN固定卷扬式快速闸门启闭机的起升机构有3台电机，但不会同时使用。坝顶用电负荷统计情况见表1。

表1 古学水电站坝顶用电负荷表

3.2 坝顶变压器的选择

根据古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电设备性质，统计出其可能的最大负荷。统计结果见表2。

表2 古学水电站坝顶用电最大计算负荷统计表

对上述坝顶用电负荷考虑取负荷率和同时率均为1、网损率取1.05，计算出的坝顶可能最大负荷为：

Sjs=1.05×1×1×

=232.57(kVA)

故坝顶变压器容量可选择为250 kVA。

根据所选择的坝顶变压器容量、坝顶变压器布置环境和坝顶接线方案，结合不同的电压等级，坝顶变压器选用环氧树脂绝缘干式变压器，其性能参数见表3。

表3 古学水电站坝顶变压器基本参数表

3.3 柴油发电机组的选择

最终选定的古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电设备的工作电源有从电站厂房取得的10 kV电源和保留的35 kV施工电源，两回电源互为备用，供电可靠性较高。但为确保泄洪闸启闭机的供电，坝顶所配柴油发电机容量可按1 250 kN固定卷扬式快速闸门启闭机的电动机功率进行选择。最终选择的柴油发电机组为康明斯C150D5机组，其厂用功率为109 kW、备用功率为120 kW，功率因数为0.8。

3.4 坝顶低压配电屏的选择

根据古学水电站首部枢纽混凝土闸坝坝顶用电设备数量和坝顶接线方案，最终确定坝顶低压配电屏数量为4面，其中3面为进线柜，1面为馈电柜。坝顶低压配电屏采用抽屉式低压开关柜，型号为MNS。

4 结 语

对于引水式电站，通常电站厂房到首部枢纽大坝的距离比较远，在这种情况下，从厂房引两回电源到大坝的供电方案从经济上考虑不合理、从技术上考虑可靠性不高。其坝顶用电设备的工作电源可以考虑从电站厂房取一回电源，并在大坝就近位置选取另一回电源，两回电源互为备用。为确保大坝泄洪，还应考虑设置柴油发电机组作为大坝的保安电源。

参考文献：

[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] 水利电力部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册 电气一次部分[M]. 北京：中国电力出版社，1996.