几内亚苏阿皮蒂水电站225 kV开关站及出线方案

刘加华，杜才明，张 俊

(中国水利电力对外有限公司，北京 100120)

苏阿皮蒂水利枢纽项目是西非几内亚共和国孔库雷河梯级开发的第二级，距首都科纳克里约135 km。本工程水库正常蓄水位210对应库容63.17亿m3，装机容量450 MW，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型。主要建筑物有碾压混凝土重力坝、坝后厂房、进场公路及桥梁等。

电站装机4×112.5 MW=450 MW，发电机为单元接线，225 kV为双母线接线，设计出线3回，本期2回，通过同塔双回、双分裂570 mm2线路接入附近的凯乐塔开关站。工程于2016年4月开工，计划2020年9月首台机投产发电，2021年1月工程竣工。

1 背景方案

该电站早期由西方国家进行规划设计。1999年法国电力局的可行性研究，建议在距厂房2.2 km处的开阔地带，建设一个敞开式的空气绝缘开关设备(AIS)地面开关站。AIS主要以瓷套作为设备外壳, 设备分立布置，是传统开关站，也是几内亚最常见和习惯的设计形式。2013年中国设计的可行性研究，提出的是SF6气体绝缘全金属封闭组合式(GIS)开关站，室内布置，屋顶出线。咨询方认为屋顶出线不够安全，还有可能引起漏水进入厂房，即使采用GIS开关站也建议通过高压电缆先接入地面出线场，再从地面出线场上225 kV高压送出线路。

2 AIS与GIS比较

AIS是传统敞开式分立元件开关站，母线、刀闸、开关、互感器等设备为瓷套外壳，主绝缘是空气，同主变一起露天布置，占地面积较大，离发电厂房较远，电力和控制电缆用量大，可靠性较低，运行维护工作量较大，但检修维护难度较低。

GIS是现代高压开关设备制造与技术进步的产物，以高可靠性为主要特征，含母线在内的所有电气设备为SF6气体绝缘，全金属封闭组合式结构。在副厂房室内布置，结构紧凑占地面积小，维护工作量少，运行可靠性高，但价格昂贵，检修难度也较高。目前在中国国内已是主流配置。

两种方案的主要优缺点比较见表1。

表1 两种方案的优缺点比较表

通过以上优缺点分析，并考虑当地的湿热气候环境，为提高设备可靠性，推广先进技术和成熟设备在该电站的应用，并减少后期运维工作量，中方的可研与初步设计确定采用GIS新型开关站。

3 225 kV出线场位置

GIS为户内全封闭设备，与外部高压线路的连接，还需通过高压电缆或SF6气体绝缘全封闭式管线(GIB)，并且由于外部线路运行环境复杂，易受大气与事故过电压的侵害，线路电压互感器与避雷器、通讯载波用阻波器还是需要户外分立布置。为了线路检修时有明确的断开点和接地点，线路隔离刀闸及地刀也是户外分立布置，并不能全部集成到GIS内。225 kV出线场这部分设备的位置选择，考虑的有厂房屋顶和地面出线场两种方案。

3.1 屋顶出线场

由于出线场需要布置的设备不多，GIS室位于上游副厂房的顶层，屋顶高程与线路之间落差较小，屋顶出线方式能大幅缩短出线场到GIS和线路之间的连接距离，提高可靠性，减少工程占地面积，降低工程布置难度。户内外高压设备的连接不需要高压电缆，GIS到出线场通过少量GIB管线延伸即可，可节约工程成本。该方案因此得到了广泛的应用。

但由于本站225 kV杆塔出线方向在厂房下游左岸，泄洪底孔与厂房距离较近，为了避免尾水平台因发电振动、泄洪水雾对GIS、主变和出线的影响，GIS和主变应布置在上游副厂房，则屋顶出线需跨过主厂房，不够安全；管线穿过楼顶，有漏水隐患；屋顶门型构架到第1基杆塔跨度大，双分裂570导线重，要求厂房结构强度较高。咨询方因此建议采用远离厂房的地面出线场，通过225 kV高压电缆与厂房连接。

3.2 地面出线场

由于地形地貌原因，地面出线场距厂房较远，需要通过长距离的225 kV高压电缆，并修建电缆隧道与厂房进行连接，工程造价高，而且高压电缆一但故障，需要专门的检修队伍、检修试验器具才能检修处理。如果电缆中间故障，一般需要更换整根电缆。这些本地都不具备条件，需要依赖几内亚国外资源才能修复，若海运电缆及试验设备，将长时间影响电站发电运行。该方案可靠性、经济合理性均不能满足要求。

4 最终方案

GIS+厂房屋顶出线场布置。此布置形式在苏阿皮蒂下游的凯乐塔电站已成功应用，在国内绝大多数水电站，包括三峡电站也采用这种出线形式。通过以上分析，该方案的主要优点是接线简短可靠，操作巡检方便，省去了出线高压电缆、电缆隧道和地面出线场。屋顶出线场布置在主厂房正中(凯乐塔布置在左侧副厂房顶)，与GIS出线间隔垂直，GIB管道很短，相应的占用厂房建筑面积也更少，优点突出。见图1、图2。

图1 凯乐塔电站225 kV屋顶出线场

为了解决出线跨主厂房、楼顶漏水、门架对厂房结构强度高等问题，利用厂房与大坝距离较近条件，最终采用在大坝上部设计锚固件作为0号杆塔，从高空引线至地面第1号杆塔，屋顶出线往上游方向在0-1号杆塔间T接进线方案。合适的坝顶锚固与地面杆塔配合，避开了出线跨主厂房顶部，消除了泄洪水雾对出线的影响。为防止屋顶漏水，采用坡度屋顶防止积水，出线孔地面设一圈上凸止水线，GIB管线外套领圈覆盖止水线，可根本上消除漏水。因T接引线短，上引张力小，本方案对厂房屋顶出线场及门形构架的结构强度要求也不高。

经过认真分析论证，2016年10月初设报告审查会上本方案获得了正式通过，并且采用的是厂房中间出线方案，大幅减少了GIB管线设备和厂房建筑面积。优化设计后的布置方案，设备先进可靠，接线布置紧凑，工程造价较低，发电运维操作管理便利。

图2 Souapiti房顶出线示意图

5 结 语

水力发电开关站形式与出线场位置的选择，应结合工程特点和现场具体条件，采用先进成熟可靠设备，尽量简化接线配置，缩短发电机电压出线长度和送出线GIB管线长度，条件较差地区慎用110kV及以上高压电力电缆。合理的设计方案可提高设备和系统的可靠性，方便运维操作管理，降低工程成本，减少电能损耗。