浅谈吉牛水电站枯水期柴油发电机备用电源的应用

付 福 全， 姜 小 琦

(四川革什扎水电开发有限责任公司，四川 丹巴 626302)

1 概 述

吉牛水电站位于四川省甘孜州丹巴县境内，是大金川河一级支流革什扎河水电规划“一库四级”开发方案中的最末一个梯级电站。电站闸址位于独狼沟口下游0.6 km的革什扎河上，厂址位于革什扎河与大金川河交汇口附近。

电站采用拦河闸、长隧洞引水至左岸地面厂房发电，正常蓄水位高程2 378 m，总库容 197.5万m3。最大闸高23 m，左岸引水隧洞长22.38 km，设计水头506.5 m，引用流量60.28 m3/s，机组为冲击式，装机2台，总容量240 MW，年发电量12.142亿kW·h。

吉牛水电站主要施工标段为：首部标、隧洞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ标、调压井标、厂房标、机电安装标。其施工供电由电力公司供电区(以下简称：电力供区)和杨柳坪电站自己供区(以下简称：自供区)构成。其中电力供区负责对首部标、隧洞Ⅰ、Ⅱ标的供电；自供区负责对竹子沟砂石厂、业主营地、隧洞Ⅲ、Ⅳ标、调压井标、厂房标、机电安装标、监理营地的供电。

因甘孜州丹巴县地处偏远地区，施工区海拔2 000 m左右，全县无110 kV电压等级变电站，35 kV县电网与省电网无联接，全县用电为小水电自发自供的局网。由于小水电数量有限且均属径流式电站，随着枯水期的来临，上网电站的发电量将不断减少。每年枯水期(12月中旬～次年5月上旬)电力供区每天17∶00～21∶00为错峰限电时段，而近年县电网又没有新投产电站上网，枯水期

时的用电紧张情况仍未改观，错峰限电不可避免，电力供区内各标段的正常施工难以保证。

自供区中杨柳坪电站两台机组分别于1969年、1977年投产发电，装机2 775 kW，近期用电高峰负荷已达2 100 kW，逼近机组目前的最大出力2 400 kW。为确保吉牛水电站的发电目标，公司分别与各施工单位签定了抢发电赶工协议，随着施工人员、设备的陆续到位，用电负荷不断增加：①造成枯水期电力供区供电压力的进一步加大；②杨柳坪电站的发电量不能满足远期自供区内各标段的用电需求。

2 现场供电情况

2.1 正常供电

吉牛水电站施工电源为10 kV，经变压器降压至400 V后供给各标施工设备用电。大雪电站和独狼沟电站的发电机出口电压为10.5 kV，升压至35 kV后并入县电网。电力供区的电源由大雪电站通过10 kV独大线作为主供电源，独狼沟电站作为第二备用电源，环网供电，当主供电源故障时，可投入独狼沟电站电源作为施工用电，自供区电源由杨柳坪电站提供。吉牛水电站施工用电情况见图1。

2.2 枯水期供电

每年的12月中旬至次年5月为枯水期，11月份，随着抢发电工程进度的不断推进，施工设备、人员的大量增加，施工用电负荷不断上涨。再加上枯水期来临，电力供区供电不足；杨柳坪电站装机容量有限，发电量在施工高峰期时也存在不足，施工供电、用电矛盾凸显。经汇总各参建单位计划在枯水期拟投入的用电设备容量，分析现场施工工序和工艺，在保证现场施工正常进行的前提下，得出枯水期时的最大用电负荷。由于吉牛水电站工地施工设备的额定电压分别为220、380 V，选择额定电压400 V的柴油发电机作为备用电源；因电站地处高原(高程2 400 m左右)，市面上的柴油发电机普通型居多，考虑高原降效因素，柴油发电机效率暂按80%计算，从而得出哪些施工区需配置多大功率的柴油发电机，详见《吉牛水电站枯水期柴油发电机配置表》(表1)中的内容。

图1 施工用电示意图

表1 吉牛水电站枯水期柴油发电机配置表

3 枯水期备用电源供电措施

正常情况下，电力供区电源由大雪电站或独狼沟电站的10 kV独大线供给，自供区由杨柳坪电站供给。为保障工程建设的顺利进行，当枯水期电力供区县电网供电不足时，施工电源将全部由柴油发电机提供；根据抢发电要求，随着各标段施工单位的用电设备不断增加，杨柳坪电站发电量不变，已不能满足抢发电施工高峰期的用电需要，故柴油发电机的投入必不可少。

电力供区、自供区用电设备电压均为400 V，通过10 kV架空输电线路经高压计量箱后，再由降压变降压至400 V后供施工设备用电。各区柴油发电机备用电源方案如下。

3.1 电力供区备用电源方案

县电网作为吉牛水电站施工区域内的唯一供电电源，在电力供区枯水期错峰限电时段，只能配置柴油发电机解决施工用电问题。

首部标由业主租赁一台功率为1 000 kW的柴油发电机，隧洞Ⅰ标2#支洞、Ⅱ标4#支洞各租赁一台功率为800 kW的柴油发电机，用以解决限电时的施工用电问题；首部标营地和拌和系统由该标段合同内配置的2台250 kW的柴油发电机解决限电时办公、生产用电问题；隧洞Ⅰ标1#支洞、Ⅱ标3#支洞由该标段合同内配置的2台500 kW的柴油发电机解决限电时的施工用电问题。

电力供区限电时段，当市电停供后，以上柴油发电机全部投入运行，经双向刀闸投入柴油发电机后，供给现场施工电源。

3.2 自供区备用电源方案

方案一。将杨柳坪电站与大雪电站并网运行， 解决自供区的施工供电。

优点：在枯水期错峰限电时段外，均能满足自供区的施工供电要求，能够保证施工的正常进行且费用最省。

缺点：在枯水期错峰限电时段，将会发生电厂的电被电网“抢走”的情况，而电厂自供区的发电量(2 400 kW)却得不到保证。为避免这种情况的发生，杨柳坪电站将频繁进行解列、停机并网操作，从而对电厂陈旧机组及电器设备的运行将造成不利影响。对于电厂从电网解列后的发电不足(1 600 kW)部分，采取分标分组轮流限电(同方案三部份)方式供电；停机并网时，会影响自供区内的施工。

方案二。在枯水期设置柴油发电机解决杨柳坪电站发电不足部分(1 600 kW)，其中：调压井标由业主租赁1台800 kW的柴油发电机，设于调压井支洞口，发电机出口电压为400 V，经双向刀闸切除杨柳坪电站来电后，再供给施工电源；隧洞Ⅲ标5#支洞、Ⅳ标7#支洞口由该标段按合同要求各配置1台600 kW的柴油发电机，发电机出口电压为400 V，经双向刀闸切除杨柳坪电站来电后，再供给施工电源。

柴油发电机投入：杨柳坪电站最 高 出 力 为2 400 kW，柴油发电机效率按80%计，考虑安全裕量，当杨柳坪电站显示负荷逼近2 300 kW时，经双向刀闸切除杨柳坪电站来电后，投入5#支洞600 kW的柴油发电机；当投入5#支洞600 kW的柴油发电机后，杨柳坪电站显示负荷临近2 300 kW时，双向刀闸切除杨柳坪电站来电后，投入7#支洞600 kW的柴油发电机；当投入5#、7#支洞共两台600 kW的柴油发电机后，杨柳坪电站显示负荷再次逼近2 300 kW时，双向刀闸切除杨柳坪电站来电后，投入调压井标800 kW的柴油发电机。

柴油发电机切除：杨柳坪电站最 高 出 力 为2 400 kW，柴油发电机效率按80%计，考虑安全裕量，当杨柳坪电站负荷显示低于1 800 kW时，停运5#支洞600 kW的柴油发电机，经双向刀闸合上杨柳坪电站来电后，再供给施工电源；稳定运行0.5 h后，若其仍低于1 800 kW时，再停运7#支洞600 kW的柴油发电机，经双向刀闸合上杨柳坪电站来电后，再供给施工电源；当杨柳坪电站负荷显示低于1 700 kW时，先停运调压井支洞口800 kW的柴油发电机，经双向刀闸合上杨柳坪电站来电后，再供给施工电源。

优点：在枯水期的错峰限电时段，杨柳坪电站不用频繁进行解列、并网操作，运行简单，能够保证施工的正常进行；在枯水期之外，可以由网上下电解决自供区的施工供电问题。

缺点：柴油发电机的投运时间长，运行成本较高。

方案三。在施工高峰期，对于电厂发电不足部分(1 600 kW)，分别对竹子沟砂石厂标、隧洞Ⅲ、Ⅳ标、调压井标、厂房标、机电安装标进行分标分组轮流限电：①隧洞Ⅲ标和竹子沟砂石厂标为第一组；②Ⅳ标和厂房标为第二组；③调压井标和机电安装标为第三组。当一组停电，二、三组用电；当二组停电，一、三组用电；当三组停电，一、二组用电。

优点：节省柴油发电费用。

缺点：不能保证自供区施工的正常进行，严重影响吉牛水电站机组发电目标的实现。

综合考虑以上各方案的优、缺点，从确保吉牛水电站机组发电目标和节省费用方面出发，本电站按方案二实施，解决了自供区供电不足时的施工供电问题。

4 结 语

通过分析枯水期县电网供电容量情况，统计了现场各施工标段用电设备型号(额定电压、容量)、数量和现场施工工序、用电时段，了解了各标段单位合同内柴油发电机容量并考虑高原降效，最终选择了柴油发电机型号(电压等级)、数量，通过方案比选，配置了合理容量的柴油发电机，节省了投资，解决了现场枯水期供电不足的施工问题，满足了工程建设的正常进行。笔者所述枯水期备用电源的应用，可作为类似地区在供电不足时保障工程顺利施工借鉴。

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