戈兰滩水电站工程电气一次设计

２００９年第２８卷增刊・Ｄｗ田呱水利水电工程设计・３９・戈兰滩水电站工程电气一次设计邹颖博郑伟摘要简要介绍了戈兰滩水电站电气一次部分设计内容，本工程装机３×１５０Ｍｗ，２２０ｋｖ出线侧采用六氟化硫全封闭组合电器（Ｇ玛）装置，主接线采用双母线接线方式，厂用电系统采用１０“和３舳Ｖ两级供电电压。

针对其多雷暴日的气候特点，合理地进行了直击雷过电压保护、高压配电装置的雷电侵入波过电压保护设计。

关键词接入系统主接线厂用电电气一次过电压保护接地戈兰滩水电站中图分类号７ｒｖ７３４．２文献标识码Ｂ文章编号１００７棚∞（２００９）增刊＿００８９．∞１电站接人电力系统方式电站总装机容量４５０Ｍｗ，电站的主要任务为发电，在电力系统中主要担负峰荷，年利用小时数为４８００ｈ。

电站出线电压等级采用２２０ｋｖ，为配合李仙江梯级电站送出，建设１座墨江５００ｋｖ变电所，将李仙江各个梯级电站的电力汇集到新建的墨江变后接入电网。

梯级电站的内部接线为：崖羊山以１回２２０ｋｖ线路接人墨江５００ｋｖ变电所；龙马、居甫渡电站各以ｌ回线路与墨江５００ｋｖ变电所连接；土卡河电站以ｌ回２加ｋｖ线路接人戈兰滩电站；戈兰滩电站以２回２加ｋＶ线路与墨江５００ｋＶ变电所连接。

李仙江梯级变与戈兰滩电站输电距离约６６ｋｍ。

土卡河电站距戈兰滩电站输电距离约３０ｌ匝。

２电气主接线戈兰滩电站输出电力经梯级变电站升压接人云南５００ｋｖ电网，鉴于电站容量占系统比重不大，只要可靠性适度，就能满足电厂安全经济运行和电力系统的要求。

因此，推荐选用可靠性较高且经济性又较好的主接线及电气设备是综合技术经济比较、合理确定主接线方案的前提。

本电站在系统中担负峰荷，采用一机一变单元接线更－■——■—・—●——●—－—＋—－●—－■・・・●—－●—－＋－＋－—卜——＋－・—卜——＋—－●－－—卜喟＋－＋－—＋—－■—－—卜－－ｆ——＋—－●———●—＋－・■—．＋－＋－＋・—卜—＋－—＋－・——・——・——－—卜——卜－—卜——＋—・■—－－＋－－—－－・卜—－卜—－●一韧性，更好地防止裂纹发生。

２．３电气主接线戈兰滩电站升高电压侧回路数为。

３进３出”，且采用ＣＩｓ开关站。

据此，可以比较选用桥形（扩大桥形）、单母线或单母线分段等较为简单的接线。

但考虑到本电站属于大（Ⅱ）型工程，７个梯级电站中装机规模最大，并有下游土卡河电站全部电力（１５０Ｍｗ）转送电网，故有必要提高电气主接线的可靠性，采用了双母线接线。

２．４组合式三相主变压器本电站主变压器为ｌ舳ＭｖＡ、２∞ｋｖ双绕组升压强迫导向水冷变压器。

由于戈兰滩水电站地处深山峡谷，交通运输受限，经论证询价最终招标选定，采用西安变压器厂三相组合式变压器。

每相１个油箱，上部设置连接箱。

单相运至工地，在现场组合成三相变压器。

２．５防水（泥）雾设计戈兰滩水电枢纽大坝距下游左岸厂房３００ｍ。

汛期泄洪形成的水（泥）雾对厂房、道路和敞露的机电设备等如不采取有效措施，会产生一定影响，设计中必须予以考虑。

除水工泄洪消能及泄洪道结构采取措施外，机电设计主要在变电站选型和出线场设计中采取了对策。

主变和厂变等均布置在室内。

结合其他因素２２０ｋｖ开关站选用户内ＧＩｓ。

惟一敞露的高压电气设备是２２０ｋＶ出线场设备。

对此，一方面在选择出线场地位置时，远离水（泥）雾区和考虑风向；另一方面是选用防污绝缘件，并适当加大空气间隙。

经初期发电和泄洪观察，水（泥）雾对机电设备安全运行没什么影响。

２．６系统调试和启动试运行大多数水电站，尤其是水利系统建设的水电站（泵站），机电设备单体调整、试验与联合系统调试、启动和试运行，均是由安装承包商一家承担。

戈兰滩水电站采取了设备单体（项）调试由安装承包商负责完成；系统联合调试、启动和试运行另行招标，选定专业检测调试单位承担，安装承包商配合进行。

有效地保证了整个调试质量和安全可靠上网运行。

３结语戈兰滩水电站３台机组分别于２０嗍年１２月２１日、２３日和２４日完成了７２ｈ试运行，现已并网正常运营。

初期发电以来表明，各机电设备运行安全稳定，各项设计考核优良。

电站的经济和社会效益日益显现，一颗璀璨的明珠在彩云之南熠熠生辉。

作者简介李学勘男教授级高级工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津３００２２２（收稿日期２００９—０９—２２）万方数据・４０・水利水电工程设计Ｄ肌既・２００９年第２８卷增刊能体现出接线简明清晰、运行可靠灵活的特点，同时从设备布置及控制保护设置方面来看，都具有简单、清晰的优点。

最重要的一点是，本工程的大件运输问题非常突出，是选择组合方式的制约条件。

从思茅至工地现场的运输重量限制在不超过∞ｔ。

当采用单元接线时主变容量为１∞ＭｖＡ，对于１８ＤＭｖＡ容量的普通三相式变压器，其充氮运输重量不满足当地运输条件，因此只能采用组合式。

１∞Ｍ、，Ａ组合式三相变压器在运输方面不存在问题。

按照电站的装机规模，戈兰滩电站３台发电机出口均引接厂用电分支回路，有系统倒送厂用电运行方式，并且电站在系统中担任调峰任务，操作相对频繁，因此考虑在３台发电机出口均装设发电机断路器。

根据接人系统设计，戈兰滩电站升高电压为一级。

额定电压为２２ｌＤｋＶ。

出线为３回，按此“三进三出”的接线情况，就电站高压侧的接线形式采用了双母线接线形式。

双母线接线不但可靠性和灵活性高，且国内有成熟的运行经验。

它接线清晰，继电保护和控制同路简单、典型；它供电可靠性高，任ｌ组母线或所连设备故障，不影响另ｌ母线正常运行；ｌ条母线故障或检修，通过２组母线隔离开关的倒换操作，可将其所连回路切换到另ｌ母线运行。

它调度灵活，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

双母线接线的缺点是当母联断路器故障或拒动时，会造成２条母线停运。

但当采用ＧＩｓ设备后。

由于ＧＩｓ设备的可靠性很高，发生母联断路器故障的几率极低，从而使双母线接线的可靠性得到保证。

本电站发电机引出线及其分支均采用离相封闭母线，且分支回路采用单相设备，按规程，电站厂用分支高压侧可不装断路器、隔离开关等电器。

但考虑一旦发生故障时有保护切除故障，不影响机组运行，且便于高压厂变检修维护，故装设了断路器加限流熔断器的组合保护装置。

其价格相对较低，且已有成熟设计运行经验。

３厂用电及坝区供电系统本电站厂用电及厂坝区供电范围较大，除供给厂内动力、照明外，还供给距离较远的坝顶启闭机及厂外修配厂与生活区用电。

为保证供电质量，厂用电系统采用１０ｋｖ和３８０Ｖ两级供电电压。

１０ｋｖ高压厂用母线采用三分段接线。

本电站单机容量较大，为保证机组安全町靠地运行，采用机组自用变压器与公用变压器分开的供电方式。

照明负荷正常时由厂用电照明变压器交流供电，事故时自动切换至厂内直流系统。

坝上供电系统，不但远离主厂房，而且很分散，供电可靠性要求又很高。

因此，坝上设置一段１０ｋｖ母线，电源取自厂内１０ｋｖ系统。

另外从施工变电站１０ｋｖ母线引１回备用电源接人坝上ｌＯｋＶ母线，两回电源具有闭锁和备自投功能。

生活区以及厂外机修问等负荷均由厂内ｌＯｋｖ母线供电。

４主要电气设备根据本电站的环境条件、枢纽布置、进出线方式以及设备制造情况等，通过对２２０ｋＶ敞开式配电装置和六氟化硫全封闭组合电器（ＧＩｓ）进行综合技术经济比较，初步选定ＧＩｓ。

其理由如下所述。

（１）本电站位于云南热带雨林地区，电站地处深山峡谷，河床狭窄，２２０ｋＶ敞开式配电装置布置的场地要完全开山劈坡，且覆盖层很厚，边坡稳定问题突出，致使土石方开挖量及混凝土填筑量很大。

（２）户外式开关站距泄洪表孔及排沙洞出口约２００ｍ内，泄洪时所产生的水雾对高压电气设备影响较大，且本地区属南亚热带山地湿润季风气候，年平均降水量１６００砌，因此水库泄洪频率较高。

另外本地区风速为１ＩＩｌ，８，几乎属静风状态，不利于浓雾的散去。

鉴于本电站所处环境条件恶劣，不适合敞开式布置，而采用户内Ｇ工ｓ配电装置，则基本上解决了这一问题。

（３）髑设备本身可靠性高，检修周期又长，一般为ｌＯ—１５年一次，而敞开式电气设备３年一次大修，且日常维护工作量大。

因而采用ｃ器设备可适当简化主接线，并能保证较高的运行可靠性。

（４）ＧＩｓ设备布置在室内，占地极小，避免了大面积的开山劈坡给周围的环境带来的不利影响。

众所周知，从技术性能方面来看，ｃＩｓ具有敞开式所无法比拟的优势，制约ＧＩｓ使用的主要因素则是Ｇ玛的投资偏大，而本工程由于电站所处的地理位置特殊性，造成ｃ玛方案与敞开式方案投资相差很有限，所以２２０ｋＶ配电装置选用ｅｌｓ型式。

根据２２０ｋｖ母线短路电流水平为加ｋＡ。

依此经计算发电机出口最大短路电流约为４３ｋＡ，厂用分支最大短路电流约为７６ｋＡ。

本阶段据此短路电流值作为电气设备选择的依据。

主要电气设备及参数如下。

（１）发电机型式型号额定容量／Ｍｗ（２）主变压器立轴半伞式ＳＦｌ５０一４到１０８００１５０型号ＳｓＰｌＯ一１删２２０（组合式）额定容量，ｋＶＡ１８００００（３）２２０ｋＶ配电装置型式ｓＦ６全封闭组合电器额定电压，ｋｖ２５２额定电流（主母线），Ａ２０００（４）发电机电压成套封闭母线设备型式离相封闭母线额定电压，ｋｙ１８额定电流／Ａ８０００万方数据邹颖博等・戈兰滩水电站工程电气一次设计・４ｌ・（５）发电机断路器型式发电机专用断路器额定电流，Ａ８０００额定短路开断电流，ｋＡ５０（６）高压厂用分支开关设备型式断路器与限流高压熔断器组合装置额定电压，ｋｖ１５．７５限流高压熔断器额定电流，Ａ１００５电气设备布置主厂房全长（包括卸货平台）１１４．５ｍ，宽２４．７ｍ，机组间距２２ｍ。

主厂房从上至下依次为发电机层、发电机下层（母线层）、水轮机层、蜗壳和尾水管层。

在主厂房发电机层各机组段，布置有该机组的机旁动力盘及控制盘。

发电机下层（母线层）布置发电机中性点设备及电缆等。

上游副厂房位于主厂房上游侧，与主厂房上游墙毗连。

分６层，各层高程分别为３６５．９０，３７４．２９，３８３．７０，３舛．１０，４０４．１０，４０８．１０ｍ。

高程３６５．９０ｍ层为电缆廊道，全厂控制和动力电缆的集中通道。

此外，３台机组的主引出线离相封闭母线穿过电缆廊道上引至发电机机压设备母线室。

高程３７４．２９ｍ层为发电机机压设备母线室，该层与主厂房发电机层位于同一高程。

发电机断路器、ＰＩ＇柜、励磁变等均布置在相应的机组段。

３舳ｖ全厂公用变压器、３∞ｖ低压配电盘、照明变以及照明配电盘也布置在该层的安装场一侧。

高程３８３．７０ｍ层为高压厂用变室。

此外１０ｋＶ高压配电盘、机组自用变也布置在该层。

高程３９４．１０ｍ层为主变压器场地。

３台ｌ印ＭｖＡ主变压器呈一字型布置在各机组段的位置上。

主变压器场地与卸货平台同高程。

主变运输通道与全厂消防通道共用１个通道。

每台主变压器布置在单独的室内，四周设有防火墙及防火大门。