高压柴油发电机组在港珠澳大桥施工中的应用及风险分析

刘 超，邓 敏，李 阳

高压柴油发电机组在港珠澳大桥施工中的应用及风险分析

刘 超，邓 敏，李 阳

（中交二航局第二工程有限公司，重庆401121）

港珠澳大桥沉管预制厂分为沉管预制生产区、办公区、生活区、管内小型预制构件生产区，属特大型预制构件厂，地域广阔，点多面广线长。社会网电无法到达预制厂，为此采用5台1 600 kW柴油发电机组作为全厂的生产生活用电。文章主要介绍1 600 kW柴油发电机组的应用与风险分析。可为类似工程提供参考。

港珠澳大桥；高压柴油发电机组；生产；风险分析

0 引言

电力作为交通工程建设施工的主要能源保障，工程建设初期或者网电无法到达的地方需要依靠柴油发电机组提供电力保障。柴油发电机组的容量大，持续供电时间长，可独立运行，不受电网的影响，可靠性高。因此柴油发电机在工程施工中得到广泛应用[1]。

1 工程概况

港珠澳大桥沉管预制厂位于珠海桂山镇牛头岛，地处海洋孤岛环境，网电未能到达，相邻岛屿桂山岛居民生活用电由小型发电站提供，无法满足沉管预制厂的生产生活用电。

沉管预制厂包含沉管预制生产区、生活办公区、管内小型预制构件生产区，属特大型预制构件厂，地域广阔，点多面广线长，且生产任务重，混凝土生产总方量约90余万m3，钢筋转运制作总量约20余万t。因此沉管预制厂的电力需求特点为:供电线路长，使用区域点多面广，用电负荷重，负荷波动大，对供电的可靠性要求高。如在沉管预制混凝土浇筑过程中出现电力供应中断，后果不堪设想。依据沉管预制厂的电力需求特点，从2011年底沉管预制厂开始建设10.5 kV高压供电站，同时建设高压电输变配设施。高压供电站由5台1 600 kW高压发电机组组成，依据线路负荷自动并机工作，根据作业区域用电需求，配置了8套箱式变压器、2台机房变压器、2台开关柜。2012年1月高压供电站及输变配已建成投入使用。

2 预制厂用电负荷及分布情况

沉管预制厂用电设备主要包括混凝土设备、钢筋加工设备、特种设备、模板、沉管顶推设备及一次二次舾装设备等。用电负荷见表1，供电分布见图1。

3 高低压供电比选

低压发电机组作为备用和应急电源，在工业和工程项目中应用较多。高压发电机组主要用于网电未到达的边远地区，如孤岛、荒漠地区。高低压供电比较如下:

1）功率一定时，电压越高，电流越小，因此在相同功率条件下，低压发电机组的电流大（均为高压机组的26倍），在多台机组并机运行时，低压机组电流很大，而汇流母排的容量是有限的，导致汇流母排的设计更为复杂。高压发电机电流小，即使是多台并机运行，汇流母排的设计也非常简单[2]。

表1 预制厂用电负荷表Table 1 E lectric load in Tube Precasting Plan t

图1 预制厂供电分布图Fig.1 Distribution d iagraMof pow er in Tube Precasting Plant

2）预制厂占地面积广，从发电机房至各箱变最远距离约2 km，电站发出的电需用输电线路输送出去，由于输电线路是有电阻的，且输电线越长，电阻越大。当电流通过输电线时就会产生热，一部分电能转化成内能而损失掉。由焦耳定律: Q=I2Rt知，在输电时间一定的情况下，电流产生的热量与输电线中电流的平方成正比，与输电线的电阻成正比。要想减小电能损耗，一是减小输电线的电阻，二是减小输电线中的电流强度。在输电线的电阻不能改变的情况下，采取减小电流的方法可以明显降低电能的损耗，如果把电流减小到原来的1/2，损失的电能就降为原来的1/4。根据P=UI可知，当电功率一定时，电压升高，可以减小电流强度，因此，实际输送电能时可采用高压输电的方法来减小输电线中的电流强度，从而减少输电过程中电能的损耗。因此，高电压线路传输电能较低电压线路损耗小、传输距离长。在输送一定功率及输送距离一定的前提下，电压越高，电流越小，其优点是可以减小电线截面积，节约有色金属，且可减小线路中的功率损失和电压损失。

3）采用高压柴油发电机组，当高压系统发生短路时，短路电流要比低压发电机组系统短路电流小很多，所以一旦发生短路，低压系统产生的后果或危害要大得多。

4）低压柴油机组较高压柴油机组配电电压等级低，需要布置大量的母线槽，且低压机组能够并机运行的台数有限，需要设置多个低压电源转换装置等。

5）高压机组供电因电压高，绝缘等级较低压电要求高很多，防护级别也高。

6）高压系统可有效减小电压波动，而低压系统中升压变压器局部放电是常有现象，导致变压器绝缘劣化，存有安全隐患。

4 高压系统的选型与布局

4.1 高压发电机组选型

经多方调研，从技术、经济及稳定性方面综合考虑，选择深圳沃尔奔达提供的VPM2000G/10型发电机组。该发电机组精选日本三菱发动机、广州英格发电机、捷克科迈品牌控制器。机组具有起动快、承受突加负荷能力强、故障率低、运行可靠等特点，节能环保，性价比高，整个系统具备无市电或者市电停电情况下能在10~15 s内自动启动并接载用电负荷。发电机组并联应急供电操作简单，自带主输出电缆，需要并联供电的发电机组将主电缆引至供电母线处连接，各并联发电机组之间由机组自带信号电缆相互连接即完成供电准备工作，快捷高效[3]。发电机组比较见表2。

表2 发电机组比较Table2 CoMparison ofgenerating sets

4.2 高压发电机组布局

发电机房内设5台10.5 kV柴油发电机，10 kV抽屉式开关柜12台，10 kV/0.4 kV-500 kVA变压器2台，抽屉式低压柜9台，低压电容补偿柜2台，110 V-120 Ah直流屏1套，供整个预制厂用电。

5 高压供电站运行管控

5.1 管控组织体系运营管理

建立以项目领导为供电站站长的管理组织体系，建立供电站成员岗位责任制并进行详细职责分工。

建立了《发电站巡查制度》、《大负荷用电设备启动停止申请签认制度》、《发电站值班制度》、《发电站运行情况登记制度》、《供电设备设施定期巡查巡检制度》等多项制度，制度落实情况以书面形式进行登记签认。机房设置视频监控系统，对高压发电机组、机房、油库等设备设施进行实时监控。

发电机生产厂家负责设备运行的维护保养及技术支持，设备操作员通过专业培训，严格按作业流程进行操作。非工作人员严禁入内，如需进入机房需登记签认，并进行安全交底。发电机运行时，工作人员每2 h在运行日志上记录发电机运行数据及整个发电站的运行情况。发电机组保养严格按设备生产厂家的标准进行，定期更换三滤及机油等。每周对机组进行全面检查，机组的发电机与发动机检查同时进行。发现问题，及时整改。

5.2 电力输变配设备设施运行管理

每月由专业的高压电工对全部高压电设备设施进行全方位巡查并记录。每季度进行1次全部电力设备设施测试检查，检查测试各系统的接地电阻及绝缘电阻是否在规范以内。每年由电力输变配设备生产厂家对全系统进行检查检测，及时更换检测不合格的部件。对于高压电所用工具，每半年全部换新。

6 高压供电站风险情况及预案

如沉管预制厂高压供电站有2台以上机组因故停止运行，整个预制厂就将面临重大供电风险。

6.1 高压供电站故障风险评估

1）沉管预制厂可能全面停产，作为岛隧工程的关键线路，将导致整体工期延后。

2）对其它关键环节的影响:①深坞区内待沉放管节一、二次舾装工作停止，管节浮运沉放工期受到严重影响。②管内设备、安装船设备维护检修工作将停止，浮运沉放设备保障存在极大隐患。③东、西人工岛所需钢筋由沉管预制厂集中生产，预制厂断电致使钢筋加工停止，影响人工岛工期。

6.2 沉管预制厂紧急供电应急预案

为避免高压发电机组突发损坏而造成损失，沉管预制厂制定紧急供电应急预案。

1）严格控制高压供电站负荷。

①高压发电机组不再为混凝土生产系统供电，仅负责长距离小负荷供电，分别由多台机组单机轮流运行供电。

②强化高压供电站管理制度，严格执行机组调度流程。

2）立即组织低压静音电站进场，三用两备，由该低压机组并网组成临时供电站，为混凝土生产系统提供电力保障。低压供电站与高压网络供电系统通过配置的专用转换开关柜给混凝土生产系统供电，使混凝土生产系统实现供电源的唯一性，确保安全用电，并建立低压供电站安全管理及值班制度，确保安全生产用电。

6.3 存在问题及改进建议

1）因沉管预制工期延后，原高压发电站技术服务合同到期，生产厂家不再继续提供技术服务。新技术服务单位的综合实力，新旧技术服务单位工作衔接等均存在风险。主要采取的对策有:

①通过认真调研比选，选择专业高压发电机组技术服务单位承担沉管预制厂高压发电机组后续技术服务及维护检修工作。

②与原技术服务单位进行协商，适当延长原技术服务合同期限3~4个月，新技术服务单位提前进场，在工区项目部的全程督导下做好技术服务的交接工作。

2）高压发电站选用的是原装进口三菱重工发动机，近年来随着国际形势的变化，三菱重工配件采购周期变长，对发电机组运行存在较大风险。因预制工期延后，高压发电机组运行时间延长，各关键配件均存在损坏的风险。主要对策:

①提前3个月以上采购储备发电机组配件，并加大配件储备量。

②对关键性配件储备，比如增压器总成、高压柴油泵总成等。

③如因配件供应不及时造成多台机组不能正常运行，立即启动供电应急预案。

7 结语

本文介绍了市电无法到达的港珠澳大桥沉管预制厂所使用的高压发电机组组成与并网发电管理，以及在长周期、高强度地以高压发电机组为供电电源时存在的风险问题、当遇到故障时的应急措施与解决方案，可为类似工程施工提供参考。

[1]朱志刚，邵光明，张静芳.高压柴油发电机组在糯扎渡水电站的应用[C]//电气学术交流会议论文集.中国水力发电工程学会电气专业委员会，2012.

ZHU Zhi-gang,SHAOGuang-ming,ZHANG Jing-fang.Application ofhigh pressure dieselgenerator in Nuozhadu Hydropower Station[C]//Proceedings of electricalacademic exchange conference. China Electric Power Engineering Society Electrical Professional Committee,2012.

[2]吕洪.浅谈10 kV发电机组在大型数据中心的应用[J].电子世界，2014（14）:41-42.

LüHong.Application of10 kVHigh voltage dieselgenerator in data center[J].ElectronicsWorld,2014(14):41-42.

[3]深圳市沃尔奔达新能源股份有限公司.港珠澳大桥高压发电站报价文件[K].2011.

Shenzhen Verypower New Energy Co.,Ltd.Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge high-voltage power stationsquotation documents[K]. 2011.

App lication and risk analysis of high-pressure diesel generator sets in construction of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

LIUChao,DENGMin,LIYang
（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCCSecond Harbor Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401121,China）

The Tube Precasting Plant for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge is divided into tube precastproduction area,office area,living area,and small prefabricated pipe production area,which is a super-huge precast plant,vast in area.The power supply for the public electricity network cannot reach the precasting p lant but depends on diesel generator sets for power supply,as a result,five sets of 1 600 kW diesel generators are used for production and living at the plant.The papermainly introduces application and risk analysisof1 600 kW dieselgenerator sets.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;high-pressure diesel generator sets;production;risk analysis

U655.3；TM31

B

2095-7874（2016）07-0118-04

10.7640/zggw js201607034

2016-06-03

刘超（1985—），男，江苏徐州人，主要从事工程设备技术管理方面的工作。E-mail:541649048@qq.com