水电站厂用电系统设计探讨

2021-08-13雷娟韩宇

商品与质量 2021年30期

关键词：坝区厂用电低压配电

雷娟韩宇

1.中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京 100024 2.北京市热力集团有限责任公司北京 100025

1 厂用电负荷特点

此水电站装机2×30MW，发电机变压器组合方式采用扩大单元接线，共1组，根据电站枢纽布置，需要供电的负荷按供电区域主要分布在：

（1）厂区：主要包括主厂房、右端副厂房、主变开关楼、尾水启闭机室。

（2）坝区：主要包括坝区配电室、进水口启闭机室、泄洪排沙洞进口启闭机室、泄洪排沙洞出口启闭机室。坝区配电室布置在大坝左坝肩，而坝区进水口启闭机室、泄洪排沙洞进口启闭机室、泄洪排沙洞出口启闭机室布置位置相对分散，这些启闭机室的负荷供电距离较远。

2 厂用电电源引接方式

厂用电源的引接方式与电气主接线形式有关，根据《水力发电厂厂用电设计规程》要求[2]：水电厂发电机变压器组合方式采用扩大单元接线，宜从每个扩大单元发电机电压母线引接一厂用电工作电源，当扩大单元组数量在2组-3组时，至少从2组扩大单元引接；当扩大单元组数量在4组及以上，至少从3组扩大单元引接；当发电机电压回路装设发电机断路器时，厂用电工作电源应在发电机断路器与主变压器低压侧之间引接。

（1）根据此水电站具体情况，电站厂区供电电源取得方式为：①自主变压器低压侧引接一回电源；②自地区变电站引接一回10kV外来电源；③设置一台300kW柴油发电机组作为保安电源。

（2）根据此水电站具体情况，电站坝区供电电源取得方式为：①自地区变电站引接一回10kV外来电源；②设置一台100kW柴油发电机组作为备用电源。③厂用电电压选择

根据此电站供电负荷的大小、分布、枢纽布置等特点，此电站厂区和坝区供电系统均采用0.4kV一级电压供电。

3 厂用电接线方式

根据此电站厂用电系统的具体情况，并参考国内同等规模水电站厂用电系统的接线方式，确定此电站厂区和坝区供电接线方式。

3.1 厂区供电

厂区机组自用电与厂区公用电采用混合供电方式，厂区供电0.4kV母线分为APD1、APD2两段，其中1＃厂用变（电源引自主变压器低压侧）0.4kV侧接至APD1段、2＃厂用变（电源引自10kV外来电源）0.4kV侧接至APD2段，同时设置一台300kW柴油发电机组接至APD2段，以确保厂区供电的可靠性。低压侧1#、2#厂用变相应的进线断路器、柴油发电机组进线断路器以及母联断路器要求具有电气闭锁功能。正常情况下低压母线的母联断路器处于合闸状态，1#厂用变低压侧断路器合闸，由1#厂用电源向APD1、APD2两段低压母线供电。当1#厂用电源检修或故障时，其低压侧断路器断开，2#厂用变自动投入运行，由2#厂用电源向APD1、APD2两段低压母线供电。此时若2#厂用电源又发生故障或检修时，其低压侧断路器断开，柴油发电机组自动启动并合其进线断路器，由柴油发电机组向APD1、APD2两段低压母线的重要负荷供电，当1#或2#厂用电源恢复供电时，柴油发电机组进线断路器断开，柴油发电机组退出运行，再切换到由1#或2#厂用电源供电方式。

每台机组自用电接线采用单母线分段接线方式，两个进线电源分别取自厂区供电APD1段、APD2段母线。正常情况下，母联断路器处于分闸状态，1＃、2＃进线断路器处于合闸状态，两个电源供电。当一个电源故障或检修时，该回路断路器断开、母联断路器合，改由另一个电源带两段母线。

3.2 坝区供电

坝区供电采用单母线接线方式，坝区供电变压器（电源引自10kV外来电源）0.4kV侧接至低压母线，同时设置一台100kW柴油发电机组接至低压母线，以确保坝区供电的可靠性。0.4kV侧两进线断路器要求具有电气闭锁及机械闭锁功能。正常运行时由变压器侧的低压进线回路供电，失电时柴油发电机组自动启动并投入。当主供电源恢复供电时，柴油发电机组必须先自动退出运行，再切换到由主供电源供电方式。

4 主要厂用电设备选择

4.1 厂用变压器

电站厂区、坝区供电变压器选择时按照《水力发电厂厂用电设计规程》等相关规程规范要求[1-2]，通过电站厂用电负荷分析统计、变压器容量选择、变压器型式选择、电压调整计算以及电动机启动时电压的校验，变压器的型号与规格最终选择结果如下：厂区设置两台厂用变压器，型号与规格如表1。

表1 厂区供电变压器型号与规格

坝区设置一台供电变压器，型号与规格如表2。

表2 坝区供电变压器型号与规格

4.2 柴油发电机组

为保证厂区和坝区供电可靠性，根据《水力发电厂厂用电设计规程》的规定作保安电源用的柴油发电机组容量需大于最大保安负荷，即厂区设置的柴油发电机组需满足启动机组、消防用电、渗漏排水系统、事故照明、自动控制、远动通信及电子计算机系统等可能出现的最大负荷的需要，经计算，此电站厂区设置1台300kW的柴油发电机组；坝区设置的柴油发电机组作为备用电源，其容量应满足备用电源容量要求，经计算，此电站坝区设备1台100kW的柴油发电机组。

4.3 厂用低压配电盘、柜

（1）厂区供电低压配电主盘、机组自用电低压配电盘、事故照明低压配电盘、发电机层检修动力盘、发电机层、安装间采暖动力盘、右端副厂房1#、2#交流分盘、右端副厂房通风动力盘共计27面，均选用GCS型低压抽出式开关柜。其余分供电点采用GGD型固定封闭式交流低压配电柜（共计8个）及动力箱。

（2）坝区供电低压配电盘共计3面，均选用GCS型低压抽出式开关柜；坝区各分供电点均采用GGD型固定封闭式交流低压配电柜共计3个。

4.4 电缆及电缆桥架

电站电缆桥架分为热镀锌钢制槽式桥架和热镀锌钢制梯式桥架，其中槽式桥架底板压有加强筋，桥架均不带盖板。坝区和厂区电缆沟内电缆架采用热镀锌角钢自制。

8.7 /10kV动力电缆采用三芯、铜导体、隔火层交联聚乙烯绝缘、钢带铠装、聚氯乙稀护套电力电缆，GZR-YJV22-；8.7/10kV励磁电缆采用三芯、铜导体、交联聚乙烯绝缘、钢带铠装、聚氯乙烯护套、阻燃A级电力电缆，ZRA-YJV22-；0.6/1.0kV低压电缆（包括低压动力电缆和照明电缆）采用铜芯、交联聚乙烯绝缘、钢带/钢丝铠装、聚氯乙烯护套、阻燃A级/耐火电力电缆，其中对于敷设高差大于30m的低压动力电缆采用钢丝铠装电力电缆，对有耐火防护要求的电缆，如消防负荷用动力电缆等采用耐火电力电缆，阻燃电缆型号分别为ZRA-YJV22-和ZRAYJV32-，耐火电缆型号为NH-YJV22-。

5 厂用电设备布置

5.1 厂区

2台厂用变压器分别布置在主变开关楼的2个专设厂用变压器室内，柴油发电机组布置在主变开关楼的柴油发电机房内；厂区供电低压配电主盘APD1段及事故照明低压配电盘布置在安装场下的厂用低压盘室内，厂区供电低压配电主盘APD2段布置在主变开关楼的厂用低压盘室内；机组自用电低压配电盘布置在主机间发电机层对应机组段上游侧。