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摘要:蘇阿皮蒂水利樞紐位于幾內(nèi)亞Konkoure河流域,總裝機(jī)容量450MW,工程規(guī)模大(1)型,工程等別1等,被譽(yù)為西非“三峽”工程,在西非電力系統(tǒng)中有重要作用和地位,蘇阿皮蒂水利樞紐范圍大,負(fù)荷分布廣,廠用電源具有高可靠性、靈活性和穩(wěn)定性,本文對(duì)蘇阿皮蒂水利樞紐廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞:廠用電系統(tǒng);西非“三峽”;設(shè)計(jì)

1項(xiàng)目背景

蘇阿皮蒂水利樞紐位于幾內(nèi)亞Konkoure河流域,總庫(kù)容63.17億m3。水電站布置壩后地面廠房,安裝4臺(tái)112.5MW水輪發(fā)電機(jī)組,電站總裝機(jī)容量450MW,年利用小時(shí)數(shù)4500h,多年平均發(fā)電量約2016GWh,主體工程于2016年開(kāi)工,首臺(tái)機(jī)組已于2020年11月投產(chǎn)發(fā)電。蘇阿皮蒂水利樞紐裝機(jī)容量大,是要將電能輸送至幾內(nèi)亞首都科納克里市,供工業(yè)和民用發(fā)展。根據(jù)目前規(guī)劃的西非環(huán)網(wǎng),將來(lái)可將多余電力經(jīng)過(guò)環(huán)網(wǎng)輸送至其他國(guó)家,是西非電力的穩(wěn)定和重要來(lái)源。蘇阿皮提水利樞紐是一座以發(fā)電為主,兼有防洪等綜合效益的大型水電站,其廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)從廠用電源、接線方式、布置等方面綜合考慮,保證廠用電系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

2項(xiàng)目供電范圍及負(fù)荷容量

2.1供電范圍

供電范圍主要包括發(fā)電廠房用電、壩區(qū)設(shè)備用電。(1)發(fā)電廠房用電:包括電站廠房機(jī)組用電、公用設(shè)備(油、氣、水等)用電、檢修設(shè)備用電、照明用電、電站出線場(chǎng)用電、進(jìn)水口設(shè)備用電、尾水設(shè)備用電等。(2)壩區(qū)設(shè)備用電:包括壩區(qū)照明用電、檢修配電箱用電、閘門(mén)啟閉機(jī)用電等。

2.2負(fù)荷容量分析

根據(jù)各部位負(fù)荷特性,采用綜合系統(tǒng)法分析統(tǒng)計(jì),考慮廠房距離壩頂距離并不是很遠(yuǎn),壓降不是很高,采用大截面電纜輸電至壩頂,不再單設(shè)壩用電系統(tǒng);考慮多回400V備用回路供電。

3廠用電電源與電壓

蘇阿皮蒂屬于大型電站,廠用電源需要高可靠性、穩(wěn)定性和靈活性,因此,除配置高可靠性工作電源外,還應(yīng)設(shè)置可靠備用電源;蘇阿皮蒂?gòu)S用電電壓等級(jí)分30kV、15.75kV和0.4kV三種。

3.1廠用電電源

廠用電30kV采用單母線分段接線,2回電源均引自附近凱樂(lè)塔225kV變電站,30kV母線為2臺(tái)廠用變壓器供電。2臺(tái)廠用變壓器互為備用,為全廠用電負(fù)荷提供備用電源。廠用電15.75kV采用單元接線,分別取自1#和3#機(jī)組段,經(jīng)2臺(tái)廠用變壓器為Ⅰ段、Ⅱ段400V母線充電。廠用電0.4kV公共段采用單母線分段接線,分為Ⅲ段及Ⅳ段及0段母線,Ⅲ段和Ⅳ段之間設(shè)分段斷路器。2臺(tái)廠用低壓變壓器及1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組分別接至Ⅰ段、Ⅱ段及0段母線。廠用電0.4kV負(fù)荷段采用雙段單母線接線,分為Ⅰ段和Ⅱ段,充電電源分別取1#機(jī)組段廠變低壓側(cè)、Ⅲ段母線和3#機(jī)組段廠變低壓側(cè)、Ⅳ段母線。

3.2中性點(diǎn)接地方式

30kV和15.75kV饋電系統(tǒng)電纜并不多,單相接地故障電容電流不大,根據(jù)GB/T50064-2014交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,采用中性點(diǎn)不接地方式。

3.3廠用電接線

(1)電站30kV接線電站30kv電源取自附近凱樂(lè)塔220kV變電站30kV出線間隔,對(duì)應(yīng)2臺(tái)2000kVA高廠變,30kV供電系統(tǒng)分2段母線運(yùn)行,每段母線連接1臺(tái)高廠變,Ⅰ段母線和Ⅱ段母線經(jīng)高廠變分別為Ⅲ段及Ⅳ段400V母線充電。兩段母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器,配置備用電源自投聯(lián)鎖裝置,在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),只由一個(gè)電源供電,備用電源通過(guò)備自投裝置投入。(2)電站15.75kV接線電站15.75kV電源取自1#和3#機(jī)組段,對(duì)應(yīng)2臺(tái)2000kVA高廠變,15.75kV供電系統(tǒng)采用單元接線,廠變低壓側(cè)分別接入400V母線Ⅰ段和Ⅱ段。(3)柴油發(fā)電機(jī)接線電站廠房?jī)?nèi)設(shè)1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組,柴油發(fā)電機(jī)容量1000kW,電壓等級(jí)400V,直接接入400V母線Ⅲ段。(4)電站400V接線電站400V供電系統(tǒng)分4段母線運(yùn)行,4段母線分設(shè)有3組聯(lián)絡(luò)斷路器。

3.4廠用電接線運(yùn)行邏輯

正常情況下由1號(hào)機(jī)端廠用變帶Ⅰ段400V母線運(yùn)行,Ⅰ段和Ⅲ段母聯(lián)(6DL)閉合;由3號(hào)機(jī)端廠用變帶Ⅱ段400V母線運(yùn)行,Ⅱ段和Ⅳ段母聯(lián)(7DL)閉合。當(dāng)檢測(cè)到1#機(jī)端廠用變1DL進(jìn)線側(cè)電壓消失,Ⅰ段母線電壓消失,且1#機(jī)端廠用變2DL進(jìn)線側(cè)有壓;延時(shí)跳開(kāi)1#機(jī)端廠用變側(cè)進(jìn)線斷路器1DL,自動(dòng)合上Ⅲ段與Ⅳ母聯(lián)斷路器5DL,由2#機(jī)端廠用變帶兩段母線運(yùn)行;當(dāng)1#機(jī)端廠用變1DL進(jìn)線側(cè)電壓恢復(fù)時(shí),自動(dòng)分?jǐn)啖蠖闻cⅣ母聯(lián)柜5DL,延時(shí)合上1#機(jī)端廠用變1DL進(jìn)線斷路器。反之,當(dāng)檢測(cè)到2#機(jī)端廠用變2DL進(jìn)線側(cè)電壓消失,Ⅱ段母線電壓消失,且1#機(jī)端廠用變1DL進(jìn)線側(cè)有壓;延時(shí)跳開(kāi)2#機(jī)端廠用變側(cè)進(jìn)線斷路器2DL,自動(dòng)合上Ⅲ段與Ⅳ母聯(lián)斷路器5DL;由1#機(jī)端廠用變帶兩段母線運(yùn)行;當(dāng)2#機(jī)端廠用變2DL進(jìn)線側(cè)電壓恢復(fù)時(shí),自動(dòng)分?jǐn)啖蠖闻cⅣ母聯(lián)柜5DL,延時(shí)合上2#機(jī)端廠用變2DL進(jìn)線斷路器。當(dāng)Ⅰ段和Ⅱ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)1DL和2DL進(jìn)線側(cè)電壓均消失,對(duì)應(yīng)母線電壓也消失,且廠用電3DL或4DL進(jìn)線側(cè)有壓時(shí),延時(shí)跳開(kāi)Ⅰ段和Ⅱ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)1DL和2DL,合上Ⅲ段與Ⅳ母聯(lián)斷路器5DL,延時(shí)合上3DL或4DL斷路器(3DL和4DL不能同時(shí)有電,若同時(shí)有電默認(rèn)先合3DL,當(dāng)3DL不能正常投入時(shí),才合4DL,反之亦然)。當(dāng)檢測(cè)到1#機(jī)端廠用變1DL進(jìn)線側(cè)或者2#機(jī)端廠用變2DL進(jìn)線側(cè)電壓恢復(fù)時(shí),自動(dòng)跳開(kāi)3DL或4DL進(jìn)線斷路器,合上1#機(jī)端廠用變或2#機(jī)端廠用變的進(jìn)線斷路器1DL或2DL。當(dāng)1DL、2DL、3DL、4DL進(jìn)線側(cè)均無(wú)壓時(shí),PLC自投合上5DL母聯(lián)斷路器后,后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖PLC裝置,手動(dòng)投入柴油機(jī)8DL帶重要負(fù)荷。當(dāng)其中一路市電恢復(fù)時(shí),需先將8DL斷路器分?jǐn)嗖⒂珊笈_(tái)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送PLC解除閉鎖信號(hào),PLC方可恢復(fù)工作。

4廠用變壓器選擇

4.1廠用變壓器

廠用變壓器包括從1#和3#機(jī)端引接電源15.75kV高壓廠用變壓器和外部凱樂(lè)塔變電站的2回30kV廠用變壓器,由于高廠變分支回路短路電流較大,分別采用單相無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓干式變壓器和三相無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓干式變壓器,均采用帶防護(hù)外罩環(huán)氧樹(shù)脂絕緣銅芯變。

4.2廠用變壓器容量

廠用變?nèi)萘扛鶕?jù)用電負(fù)荷計(jì)算的容量選取,負(fù)荷計(jì)算容量按照“經(jīng)常運(yùn)行負(fù)荷”的最大容量計(jì)算,根據(jù)NB/T35044-2014水力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)規(guī)程中要求的計(jì)算方法,根據(jù)不同用電負(fù)荷采用不同的系數(shù)計(jì)算。

5總結(jié)

蘇阿皮蒂水利樞紐廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì),依據(jù)電站自身的特點(diǎn)、當(dāng)?shù)剡\(yùn)行特點(diǎn)及氣候特點(diǎn)等,從接線方式、電源切換、電源點(diǎn)等多個(gè)方面保證廠用電系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定和靈活的運(yùn)行,為水電站穩(wěn)定安全運(yùn)行起重要保障。

參考文獻(xiàn)

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[3]烏東德水電站廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì),朱釗.水電電氣.2019(187).

作者：張文捷 姚帥 單位：黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司