基独河四级水电站电气一次设计

杨明珍+唐成静

摘 要：文章总结了基独河四级水电站的电气一次设计，就电站接入系统、电气主接线、厂坝区用电、主要电气设备选择及布置、接地、照明等方面进行了简要介绍。

关键词：基独河四级水电站；电气主接线；设備选择；布置

1 概述

根据基独河四级水电站的特点及接入系统要求，电气一次设计以满足技术先进、运行可靠、接线简单、操作维护方便、投资省等要求。设计以适应“无人值班，少人值守”的运行管理模式为基本原则。主要设备选用了目前国内技术先进、可靠性较高、维护方便、并具有成熟运行经验的电气设备，部分操作频繁的重要设备采用了合资厂的元件，以保证电站安全运行。

2 电站接入系统方式及电气主接线

按照云南省兰坪县电力系统规划要求，基独河梯级电站以一回110kV电压等级接入兔蛾开关站。基独河四级水电站装机容量2×6.3MW，考虑二回110kV出线，一回接基独河三级水电站（装机容量2×10MW），导线型号LGJ-150，线路长约5km；另一回110kV出线接兔蛾开关站，导线型号LGJ-150，线路长约10km，将基独河梯级电站的全部电力经兔蛾开关站送入电力系统。

基独河四级水电站装机二台，单机额定容量为6.3MW，发电机电压为6.3kV，经主变升压至110kV系统。1#、2#发电机与一台主变压器采用扩大单元方式接线。110kV设备采用单母线接线，110kV有二回出。

3 厂用电及近区供电

3.1 厂用电

厂用电源取自两台发电机并联运行的6.3kV母线，厂用变压器容量经计算选择为160kVA。厂用备用电源采用10kV系统，可利用10kV施工用电线路作为厂用备用电源，厂用备用变压器容量为160kVA。在两台变压器400V电压侧设置GQ1型双投电源开关，进行明备用相互切换，保证厂用电源的可靠工作。

3.2 坝区供电

基独河四级水电站工程电站至坝区距离较远，超过了厂房400V供电的合理范围，因此对坝区及生活区负荷采用10kV电压供电，10kV供电电源采用基独河四级电站至大坝10kV近区供电电源，近区配电变压器型号S9-200/10，变比10.5/6.3kV，担负取水口、前池和生活区用电负荷。

3.2.1 取水口供电

取水口配电变压器型号S9-30/10，变比10/0.4kV，其400V配电屏布置于取水口闸室内，分别对进水闸电机、冲沙闸电机、照明等坝区负荷进行供电。坝区设统一的接地网，其工频接地电阻值要求≤4Ω，以保证人员及设备的安全。

3.2.2 前池供电

前池配电变压器型号S9-50/10，变比10/0.4kV，其400V配电屏布置于前池闸室内，分别对进水闸电机、冲沙闸电机、照明等坝区负荷进行供电。前池的接地网，其工频接地电阻值要求≤4Ω。以保证人员及设备的安全。

4 短路电流计算

根据拟定的电气主接线方案及电站接入系统原理图，取基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj=Up，对系统阻抗和容量进行计算，并对基独河四级电站作了三相短路电流计算，成果见表1。

5 主要电气设备选择

根据设备安装地点的环境条件及短路电流计算结果，结合电站地形狭窄的具体情况，本着技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便和留有裕度的原则，合理进行电气设备的选择。110kV配电设备选择敞开式开关电器，6kV配电设备选择固定式高压成套开关设备；400V配电设备选择抽屉式低压成套开关设备。

发电机6.3kV侧电压、0.4kV低压配电系统：根据电站所处环境的气候条件，成套电气设备均选用防护等级较高的封闭型结构，发电机电压配电装置选用XGN2-10型固定式高压开关柜；控制保护屏选用PK-10型微机监控保护屏，厂用低压配电屏选用GCS型抽屉柜，直流电源选用成套密封免维护铅酸蓄电池直流电源柜。微机保护屏、直流屏和低压配电屏都是双面开门维修，柜体上下两端有不同数量的通风散热槽孔，运行维护方便。由于是全封闭结构，能有效防止异物进入柜内造成的短路故障，并可防止人体接近带电导体和运动部件，极大地提高了电气设备运行的安全性和可靠性。

6 主要电气设备布置

6.1 主副厂房电气设备布置

本电站为地面式厂房，主厂房宽12.1m、长38.20m，机组间距11.5m。机旁屏（机组LCU屏、励磁屏、刹车制动屏）靠厂房上游侧布置。

发电机引出线采用6kV三芯电缆线引出至发电机配电装置。厂房的上游侧设置了高低压配电装置室，布置发电机电压配电装置XGN2-10型固定式成套高压开关柜、励磁变压器、厂用变压器、400V低压配电设备。整个布置简单、清晰、维护通道顺畅。

6.2 中控室电气设备布置

主厂房端部为中控室，中控室内布置有控制台、计算机监控保护屏、载波通信设备。在中控室内可确保运行人员工作环境美观、舒适、宽敞、明亮。中控室与主厂房之间设有观察窗以便于值班人员了解主机运行状况。

6.3 升压站布置

升压站位于主厂房端部的中控室外侧，根据进出线及预留要求，升压站长46.65m、宽23m，电气设备采用中型布置，隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等电气设备均安装在2.5m的支架上，保证了足够的电气安全距离。升压站设有电缆沟和设备搬运及运行巡视的环形通道。

7 过电压及接地设计

7.1 过电压保护设计

（1）经防雷计算，利用两根12m高的构架避雷针（每根避雷针总高度24.5m）即可对110kV户外敞开设备构成防直击雷保护。

（2）为防止感应雷及雷电侵入波沿架空线进入配电装置而损坏电气设备，在110kV线路上全线装设避雷线。在升压站每回110kV线路出口处均设有一组复合型氧化锌避雷器作为防雷电侵入波过电压保护。

为保护发电机免遭感应雷的损坏，在发电机电压母线上装设了一组复合型氧化锌避雷器。

（3）由于主變中性点绝缘为分级绝缘，主变中性点可直接接地或不接地运行。可根据调度要求，主变中性点不接地运行时采用Y1W-73/200型氧化锌避雷器配合棒-棒间隙（100～140mm可调）进行保护。由于本工程为大电流接地系统，采用主变中性点直接接地运行时，对电站安全可靠运行更有利。

（4）为了抑制发电机真空断路器在关合时所产生的操作过电压，在每台发电机出口装设了一组复合型氧化锌避雷器。另外，为防止电磁式电压互感器的铁磁谐振过电压，6kV母线电压互感器二次线圈开口三角侧装设了消谐装置。

7.2 接地设计

（1）在电站范围内设置了共用接地系统，使其兼有工作接地、保护接地、防雷接地及等电位连接接地的作用。电站工频接地电阻按R≤0.5Ω设计。接地系统由厂房各层和尾水底板接地网组成。各部分间进行可靠地连接，构成一个连接紧密的总接地网。

（2）主厂房、副厂房均为暗敷接地，接地干线采用-40×4的扁钢，设备与接地干线的连接采用-40×4的扁钢，接地带均沿墙内敷设。每一设备间至少引出两个临时接地端头，端头采用蝴蝶栓，并涂刷白漆，标明接地符号。接地按图示方向上下连通，厂房内接地网应与压力钢管、混凝土钢筋连成整体。

（3）升压站均压接地网选用-40×4的扁钢，接地极采用2.5m长的角钢，接地网埋深0.8m。到各设备的接地引线用-40×4的扁钢。升压站内所有设备的基础、支架均应可靠接地（包括出线架、母线架）；升压站均压接地网应与主厂房接地网相连。

（4）升压站的防雷保护采用避雷针，避雷针的独立接地网选用-40×4的扁钢，接地极采用2.5m长的角钢埋入地下。防雷接地网与避雷针的连线采用-40×4的扁钢，避雷针的独立接地网与主接地网分别设置，其引外接地线与主接地网相交处，避雷针的引外接地线埋深2m。

8 照明工程

电站设置工作照明和事故照明，工作照明由400V厂用低压屏供电；正常时事故照明由交流供电，当失去交流电源时，由安装于事故照明切换屏的切换装置自动切换到直流电源供电，保证了照明系统供电的可靠性。

全厂照明采用380/220V交流TN-S系统供电，屋内照明以工厂灯、荧光灯、壁灯等为主，部分场地狭小室内选用了防触电型吸顶灯。事故照明选用与工作照明灯具同型式的应急灯具，同时在各功能间的主要出口、通道、楼梯等处设置醒目的应急照明灯、疏散指示灯等。