10kV厂用接线方案在抽水蓄能发电厂的应用

　　
　　摘要：文章对山西垣曲抽水蓄能电站的10 kV厂用电设计进行了介绍和分析。通过对所提出的几种10 kV厂用接线形式的比较， 使该电站的接线满足“安全可靠、运行灵活和经济合理”的基本原则。
　　
　　关键词：抽水蓄能电站； 厂用电设计； 选择；
　　
　　1 简述
　　
　　山西垣曲抽水蓄能电站位于山西省运城市垣曲县境内，距太原公路里程420 km,距运城公路里程150 km,距垣曲县公路里程46 km.
　　
　　电站单机容量为300 MW发电电动机，总装机容量1 200 MW.4台发电电动机与4台主变压器组成2组联合单元接线。500 kV侧接线采用四角形接线方式。该工程为一等大（1）型工程。电站枢纽建筑物主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房系统及地面开关站等建筑物组成。
　　
　　2 厂用电电源引取及选择
　　
　　根据《水力发电厂厂用电设计规程》第3.1.1条对厂用电工作电源的方式如下：“水电厂发电机变压器组合方式采用联合单元接线，宜从每个联合单元中的任一台变压器低压侧引接一厂用电工作电源。当联合单元组数量在2组~3组时，至少从2组联合单元引接”;第3.1.2条规定：“除了工作电源间互为备用和系统倒送电外，大、中型水电厂还应设置厂用电备用电源”.
　　
　　1）厂用电电源考虑从发电电动机电压母线引接。两回厂用电电源和两回SFC电源从发电电动机机端引接的原则为“尽可能从不同的机端分散引接”.
　　
　　2）该工程的施工变电站将在工程建设结束后永久保留，作为备用电源。
　　
　　3）当以上电源全部失去时，为保证应急负荷的运行以及黑启动电源的供电可靠性，根据《水力发电厂厂用电设计规程》和《抽水蓄能电站设计导则》规定，在地面装设一台10 kV柴油发电机组作为电站的应急电源。
　　
　　4）为加强地面建筑及设备设施的供电可靠性，采取通过引接地区电源或增设柴油发电机等措施提高供电可靠性。同时借鉴已发生的水淹厂房事故，还应考虑将洞内负荷和地面负荷“有效区别、有效连接”.

　　
　　3 厂用电接线方案拟定
　　
　　根据厂用电源条件，遵照相关规程规范及文件的有关要求，将厂用电接线分为地上和地下接线系统，并从施工变电所引接两回电源，一回作为厂用电备用电源供至地下接线系统，另一回作为水淹厂房时备用电源供至地上接线系统。拟定三个方案比选（各方案高厂变和地区变容量均为全厂负荷总容量的100%）。
　　
　　方案一：共分四段母线。地下接线系统为三段10 kV母线，地上接线系统为一段10 k V母线。各母线之间均设置母联断路器。方案详见图1.
　　
　　地下接线系统，从2号、4号两台机端各引接一回厂用电源，经降压至10 kV分别接至Ⅰ、Ⅱ段母线作为工作电源，并设Ⅲ段母线作为地下接线系统备用和保安电源段，其备用电源引自地区电源#1,保安电源引自地上Ⅳ段母线。地下负荷部分从Ⅰ、Ⅱ段母线对称引接，保安变、充水泵负荷则从Ⅲ段母线引接。正常工作时，Ⅳ段母线由Ⅰ段母线供电。地上负荷分别从Ⅱ、Ⅳ段母线对称引接。保安电源和地区电源#2接入Ⅳ段母线。
　　 　　
　　方案二：共分五段母线。地下接线系统为三段10 kV母线，地上接线系统为两段10 k V母线。各母线之间均设置母联断路器。方案详见图2. 　　
　　地下接线系统，从2号、4号两台机端各引接一回厂用电源，经降压至10 kV分别接至Ⅰ、Ⅱ段母线作为工作电源，并设Ⅲ段母线作为地下接线系统的备用和保安电源段，其备用电源引自地区电源#1,保安电源引自地上Ⅴ段母线。地下负荷部分从Ⅰ、Ⅱ段母线对称引接，保安变、充水泵负荷则从Ⅲ段母线引接。地上接线系统设置两段母线，Ⅳ段为工作段，Ⅴ段为保安段。正常工作时，Ⅳ段母线与Ⅴ段母线母联合闸，并由Ⅰ段母线供电。地上部分负荷从Ⅱ、Ⅳ段母线对称引接，而生产综合楼的电源由Ⅱ、Ⅴ段母线对称引接。保安电源接入Ⅴ段母线。水淹厂房备用电源则引自地区电源#2,接入Ⅳ段母线。
　　
　　方案三：共分四段母线。地下接线系统为两段10 kV母线，地上接线系统为两段10 k V母线。各母线之间均设置母联断路器。方案详见图3.
　　 　　
　　地下接线系统，从2号、4号两台机机端各引接一回厂用电源，经降压至10kV后分别接至Ⅰ、Ⅱ段母线作为工作电源，厂用电备用电源引自地区电源#1,接入Ⅰ段；保安电源引自地上Ⅳ段母线，接入Ⅱ段。地下负荷部分从Ⅰ、Ⅱ段母线对称引接；充水泵从Ⅰ段母线引接，保安变则从Ⅱ段母线引接。地上接线系统设置两段母线，Ⅲ段母线为工作段，Ⅳ段母线为保安段。正常工作时，Ⅲ段母线与Ⅳ段母线母联合闸，并由Ⅰ段母线供电。地上部分负荷从Ⅱ、Ⅲ段母线对称引接，而生产综合楼的电源则由Ⅱ、Ⅲ段母线对称引接。保安电源接入Ⅳ段母线。水淹厂房备用电源则引自地区电源#2,接入Ⅲ段母线。
　　
　　4 方案比较
　　
　　4.1 比较前提
　　
　　各方案中相同的部分不参加比较。因地形条件，架空线路距离应考虑1.1系数。地上10kV接线系统用电设备暂考虑布置在开关站内。厂房与主要区域相对关系见图4.
　　
　　4.2 经济比较
　　
　　考虑到综合系数取1.1.各方案可比设备投资统计表详见表1.
　　
　　4.3 技术比较
　　
　　方案一，从厂用电供电可靠性上看，高压厂用电系统电源分别由两台发电电动机机端、地区电源以及10 kV柴油发电机提供，形成一个闭环。当机组全停或抽水工况时可由500 kV系统倒送电，地区电源#1作为厂用备用电源。Ⅳ段母线布置在开关楼内，地上负荷的另一回电源可引接于此，这种接线清晰明了。水淹厂房备用电源和保安电源接入Ⅳ段母线，运行倒闸时操作不够灵活，给闭锁操作带来很大困难，尤其是在水淹厂房时不灵活的缺点更为突出。
　　 　　 　　
　　方案二，从厂用电供电可靠性上看，高压厂用电系统电源分别由两台发电电动机机端、地区电源以及10 kV柴油发电机提供，形成一个闭环。当机组全停或抽水工况时可由500 kV系统倒送电，地区电源#1作为厂用备用电源。Ⅳ段和Ⅴ段母线布置在开关楼内，地上负荷的另一回电源均可引接于此，而生产综合楼的另一回电源则由Ⅴ段母线引接。该方案接线略复杂。水淹厂房时可由地区电源#2接入，全厂停电时可由柴油发电机启动送电。接线清晰使得倒闸操作灵活，闭锁设置简单，全厂接线可靠性最高。
　　
　　方案三，从厂用电供电可靠性上看，高压厂用电系统电源分别由两台发电电动机机端、地区电源以及10 kV柴油发电机提供，形成一个闭环。当机组全停或抽水工况时可由500 kV系统倒送电，地区电源#1作为厂用备用电源。Ⅲ、Ⅳ段母线布置在开关楼内，地上负荷中的另一回电源可引接于此，而生产综合楼的另一回电源则由Ⅳ段母线引接。该方案地下系统接线较清晰，但可靠性略差。机端电源、地区电源#1、保安电源分别接至Ⅰ、Ⅱ段母线，无备用和保安段。
　　
　　4.4 推荐方案
　　
　　从技术经济综合比较来看，上述比较各方案均满足电站厂用电供电需求，同时保证了地上区域负荷的供电。但方案一地上系统将水淹厂房备用电源和保安电源接至同一母线使得接线不够灵活，地下系统失电时倒闸操作复杂。现阶段抽水蓄能电站对于地面负荷中的生产综合楼等可靠性要求增强，此种方案可靠性一般。方案二在水淹厂房或地下系统失电时以及全厂停电时，可满足各种工况负荷用电需求，操作灵活、方便，在可靠性上也最优。方案三地下系统接线与方案一、二比较可靠性、灵活性都较差。经济上看，方案三最省，方案二最贵，但各方案之间差值不大。虽然方案二投资最高，比方案一增加几十万的投资，但却能在可靠性上增加保障。因此，从可靠性、灵活性、经济性等方面考虑，推荐方案二。
　　
　　5 结语
　　
　　山西垣曲抽水蓄能电站10 kV厂用电按地上和地下接线系统分别设计，达到了“有效区别、有效连接”的目的。通过引接双回地区电源和设置柴油发电机，提高了两台高厂变均失电时全厂设备设施的可靠性，保证了水淹厂房时上下水库区域及开关站、生产综控楼等地面建筑及设备设施供电可靠性。
　　
　　参考文献
　　
　　[1] 钱玉莲， 王金峰， 王国光， 邓新星。数字化设计在仙居抽水蓄能电站中的应用[J].水利规划与设计， 2018 （02） :95-99+159. 点击查看>>发电厂工程师论文（精选范文6篇）其他文章