海勃湾水电站防汛电源系统技术改造的可行性研究

海勃湾水电站防汛电源系统技术改造的可行性研究
摘要：海勃湾水电站1-8号泄洪闸门由2号柴油发电机供电，9-16号泄洪闸门由1号柴油发电机供电。

发生全厂停电需紧急启动泄洪闸时，1号柴油发电机无法
启动则9-16号泄洪闸门无法开启，2号柴油发电机无法启动则1-8号泄洪闸门无
法开启。

为提高泄洪闸门的供电可靠性，避免因柴油发电机故障造成部分泄洪闸
门无法启动情况的发生，本文在提出防汛电源系统技术改造的同时，对改造后的
电压降等技术问题进行了论证，有利于指导海勃湾电站技术改造的施工过程以及
指导改造后泄洪闸门运行方式的调整。

关键词：防汛电源；柴油发电机；泄洪闸门；电压降；油泵；电压校验
0引言
海勃湾水电站位于内蒙古自治区乌海市境内的黄河干流上，下游87km处为
三盛公水利枢纽。

海勃湾水电站是一座防凌、发电等综合利用的工程。

电站为河
床式，右岸布置电站厂房，左岸布置泄流建筑物。

电站装机容量为90MW。

海勃
湾水电站水库正常蓄水位1076.0m，总库容4.87亿m3，汛期根据来水、来沙情
况调节水库水位运行，凌汛期根据上下游防凌要求统一调度运行。

海勃湾水电站
共设16孔泄洪闸门，由8个泄洪闸控制室控制，一个闸室控制两个泄洪闸门的
启闭。

电站设两台柴油发电机，分别作为1-8号泄洪闸门和9-16号泄洪闸门的防
汛电源。

泄洪闸门正常由厂用电源供电，厂用电源及外引电源失电时由柴油发电
机供电。

1防汛电源系统技术改造的意义
海勃湾水电站是黄河治理开发规划中确定的梯级工程之一，为日调节水电站，汛期可减轻下游段防汛压力，凌汛期可减轻下游段防凌压力。

电站主要建筑物设
计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为 2000 年一遇，一旦厂用电源及外引
电源失电，每孔泄洪闸门均变为单电源供电，供电可靠性大大降低，如在汛期出
现此种情况有可能造成水淹厂房、漫坝、跨坝等险情的发生，库区紧邻乌海市市
中心，距离乌海市火车站3km，距离110国道仅1km,若出现库区溢水，带来的损失不可估量。

提高电站防汛电源系统的可靠性意义重大，也刻不容缓。

2防汛电源系统技术改造的实现方式
从保安配电室盘柜敷设电缆至5-8号泄洪闸控制室内供电，从坝上400V配
电室盘柜敷设电缆至1-4号泄洪闸控制室内供电。

1号柴油发电机启动后1-16号
泄洪闸门均能正常开启或关闭；2号柴油发电机启动后1-16号泄洪闸门均能正常
开启或关闭。

3需要考虑和分析的问题
3.1柴油发电机容量能否能满足泄洪闸启闭需要。

海勃湾水电站共安装两台柴油发电机，其中1号柴油发电机带保安动力盘供电，其额定容量为750kVA，额定功率为600kW，2号柴油发电机带坝上400V 5M
供电，其额定容量为450kVA，额定功率为360kW，泄洪闸油泵电动机额定功率
75KW。

单从容量来看，1号柴油发电机容量满足8孔泄洪闸门同时启闭，2号柴
油发电机容量满足4孔泄洪闸门同时启闭。

3.2技术改造后最不利点电压降计算。

此次技术改造所用电缆与目前所用电缆型号一致，均为VV22-
3×150mm+1×95mm，柴油发电机至供电最远端距离为500m。

柴油发电机至最不
利点电压降为[1]：
△ U%=173/U*Ig*L*（rcosΦ+xsinΦ）
=173/380*142*0.5*(0.128*0.8+0.075*0.6)
=4.76%
最不利点电动机端电压为1-4.76%=95.24%，大于70%，满足要求[4]。

3.3电缆载流量校验。

油泵电动机额定电流为142A，技术改造所用电缆VV22-3×150mm+1×95mm，该电缆在空气中敷设时的允许载流量为272.19A，校正系数为0.91*0.8*0.97=0.7，校正后的允许载流量272.19*0.7=190.5A＞142A，满足要求[2]。

3.4柴油发电机空载启动最大单台容量电动机时，按母线允许电压降校验发电机
容量。

海勃湾水电站2号柴油发电机较1号柴油发电机容量小，取2号柴油发电机
带8号闸室油泵电动机为校验对象。

发电机空载启动油泵电动机时，发电机母线
允许电压降校验发电机容量可按下式计算[3]；
S≥PKqdCX、、d/（ηdcosΦd）（1/△E-1）
=75*5*0.67*0.25/0.8*（1/0.25-1）
=235.5KVA
2号柴油发电机容量为450KVA，大于235.5KVA，容量满足要求。

4施工工程中的注意事项及运行方式的调整
4.1施工过程中的注意事项
技术改造所用电缆非阻燃及耐火电缆，虽然经本文3.3校验，电缆载流量有
极大富裕，但也不应将所有电缆均敷设于同一电缆沟中，一旦电缆着火，将导致
所有泄洪闸门均无法启闭。

海勃湾水电站泄洪闸段有两条电缆沟，建议由1号柴
油发电机供电的电缆均敷设于下游侧电缆沟，由2号柴油发电机供电的电缆均敷
设于上游侧电缆沟，这样即使发生电缆着火，所有泄洪闸门均还有一路电源。

同
时依据[2]的规定，长距离电缆沟相隔约100m处应设置防火分隔，施工过程应严
格执行规范要求。

4.2运行方式的调整
虽然通过3.1的计算得出1号柴油发电机容量满足8孔泄洪闸门同时启闭，2号柴油发电机容量满足4孔泄洪闸门同时启闭的结论，但由3.4的计算我们可以
看出按母线允许电压降来计算时2号柴油发电机仅够满足1台油泵电动机的启动，1号柴油发电机容量可满足3台油泵电动机同时启动，若超出此台数，母线电压
将不满足要求。

以最不利的2号柴油发电机供电来规定运行方式是应该的，也是
合理的。

我们可以得出结论：海勃湾水电厂泄洪闸门在由柴油发电机供电时不得
同时启动1台以上的油泵电动机，但可以在一台启动后再启动另一台，最大同时
运行台数不得超过4台。

5结束语
柴油发电机是海勃湾水电厂的最后一道“生命线”，作为最后一道屏障，我们
就要更加有效的利用，将他的作用最大化，本文提到的技术改造就是将他的作用
最大化的一种方式。

当然，我们永远也不希望启用这道“生命线”，所以，平时我
们要加强厂用电源的维护保养，做好厂用电源失去时的事故预想，在厂用电源失
去时及时启动柴油发电机以保大坝平安。

参考文献
[1]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].北京:中
国电力出版社,1989:863-874.
[2]中国电力企业联合会.GB50217-2018，电力工程电缆设计标准[S].北京:中国计划
出版社,2018.
[3]水利水电规划设计总院.NB/T 35044-2014，水力发电厂厂用电设计规程[S].北京:中国计划出版社,2014.
[4]电力规划设计总院.DL/T 5153-2014,火力发电厂厂用电设计技术规程 [S].北京:中国计划出版社,2014.。