刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程厂用电系统设计_刘星.pdf

广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（2）1工程概况刘家峡电站位于甘肃省永靖县的黄河干流上，电站以发电为主，兼顾防洪、防凌、灌溉和工业城镇供水等，是我国自主建造的第一座百万千瓦级大型水电站，为西北电网的大型骨干电站。电站自1968年蓄水运行以来，发挥了巨大的发电、防洪、灌溉、防凌等综合效益。刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程位于刘家峡电站左岸，工程由洮河排沙洞工程和扩机厂房工程两部分组成，主要建筑物包括排沙洞、引水系统、发电厂房、调压井及出线平台等。扩机电站装设2台单机容量150 MW的混流式水轮发电机组（7#机、8#机），总装机容量300 MW，工程属等大（2）型工程。与常规大中型水电站厂房内预留机坑扩机不同，本工程开发任务为通过排沙洞排沙以减轻库区和坝前泥沙淤积，结合排沙洞扩机最大规模增加发电效益。工程采取“排浑发清”运用方式，利用进口布置在洮河口对岸的排沙洞将洮河泥沙直接通过排沙洞排向下游，同时利用保持排沙洞“门前清”的水量进行发电。刘家峡水电站洮河口排沙洞及扩机工程平面布置（见图1）。电站发电机与升压变压器的连接采用单元接线，110 kV高压侧采用单母线分段接线，电站以两回110 kV电压等级接入电力系统。电站在电网中具有调峰、一次调频、事故备用的功能，电站按“无人值班”（少人值守）的运行方式要求设计。工程分两期建设，一期工程排沙洞于2006年5月开工建设，2012年基本完成。二期工程扩机部分于2013年4月开工建设，2018年8月扩机机组（7#机、8#机）并网发电。2多电源备用的机组自用电系统2.1机组自用电系统供电要求较高刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程是为解决长期困扰刘家峡电站泥沙问题而增建的工程处理措施，其主要任务是排沙洞“常流水”状态下排沙，减轻或解决洮河泥沙淤积对大坝安全运行带来的危害，同时最大规模增加发电效益。另外，新建扩机的厂用电系统还担负着刘家峡电站（老厂）厂用电刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程厂用电系统设计刘星1，冯雪萍2，刘世泽2，苏峥2（1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安710065；2.国网甘肃刘家峡水电厂，甘肃永靖731600）摘要黄河刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程不仅要保持在排沙洞“常流水”状态下排沙发电，还担负着刘家峡电站（老厂）厂用电系统备用电源的任务。针对以上特点，本文提出了一种机组自用电系统多电源备用的厂用电接线方式：正常运行时，机组自用电系统与厂内公用电系统分开供电；特殊情况下，机组自用电系统电源可以引自另一台机组自用电系统或公用电系统，采用机组自用电、厂内公用电及照明用电混合的供电方式；即便全厂自用变全部故障，该接线方式仍能确保机组自用电系统正常可靠运行。关键词扩机工程；机组自用电系统；多电源备用；厂用电系统；刘家峡电站中图分类号TM727.3；TV74文献标识码A文章编号1003-1510（2023）02-0084-03收稿日期2022-08-08作者简介刘星（1986-），男，陕西宝鸡人，中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司高级工程师，硕士，主要从事水利水电工程设计工作。机电技术 图1刘家峡水电站洮河口排沙洞及扩机工程平面布置图84DOI:10.16014/ki.1003-1510.2023.02.014广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（2）系统备用电源的任务。因此要求扩机工程的厂用电系统接线具有较高的供电可靠性、灵活性和连续性，除了系统倒送电外，电站不少于3个厂用电电源，机组自用电系统至少有2个备用电源引接方式，即便在机组自用变检修故障状态下，仍确保电站可靠运行。2.2多电源备用的机组自用电系统设计常规中型水电站的厂用电系统设计一般分两种：采用机组自用电、全厂公用电等混合供电的方式，发电机出口电压经厂高变降压至0.4 kV，厂用电电压等级采用0.4 kV一级电压供电，该方案仅适用于厂用电供电范围集中的电站。采用机组自用电、全厂公用电分别供电的方式，发电机出口电压经厂高变降压至10 kV，厂用电电压等级采用10kV和0.4 kV两级电压供电，每台机组各设置2台机组自用变，全厂设置2台公用变，厂用变压器工作电源均取自10 kV母线段；机组自用电与全厂公用电相对分开，互不联系。该方案的缺点在于机组自用变检修时，该机组处于停电状态且备用电源较少。针对上述设计的局限性，本文提出了一种机组自用电系统多电源备用的厂用电接线方式（见图2）。主要内容如下：（1）由于扩机电站供电范围广、负荷点分散，厂用电系统需采用高压、低压两级供电。高压采用6.3 kV电压等级具有下列优点：刘家峡电站（老厂）高压厂用电电压为6.3 kV，扩机工程高压厂用电电压选用6.3 kV，二者互为备用电源引接较方便，节约设备投资；6.3 kV电压等级的输送容量和输送距离满足电站供电容量和电能质量的要求。（2）机组自用电系统。每台机组设1台机组自用电变压器（容量400 kVA），机组自用电系统采用单母线分段接线，分2段，自用电工作电源取自6.3kV母线段或母线段，自用变低压侧备用电源分别取自另一台机组自用电系统和公用电系统。与常规设置2台机组自用变设计方案相比，多电源备用机组自用电系统不仅节省了一台自用变，且机组自用电系统不受本机自用变的故障影响，甚至在全厂自用变全部故障的情况下，机组自用电系统仍能从公用电系统取电确保电站正常运行。正常运行时，厂内低压0.4 kV厂用电系统采用机组自用电与全厂公用电分开的供电方式，机组自用电相对独立；特殊情况下，机组自用电系统电源可以引自另一台机组自用电系统或公用电系统，采用机组自用电、厂内公用电及照明用电混合的供电方式。（3）厂内公用电系统。每台机组设1台公用变压器（容量 800 kVA），采用单母线分段接线，分 2段，工作电源分别取自6.3 kV母线段、母线段。3厂用电系统其它特点的概述3.1供电负荷在一台机组检修、另一台机组运行的情况下，计算扩机电站厂用电负荷，厂用电最大计算负荷为2 257.85（kVA）。由于刘家峡电站（老厂）厂用电系统备用电源容量为3600 kVA，综合考虑取最大值，高压厂用变压器选用单相31350 kVA的高压干式变压器，满足容量要求。3.2高压厂用电系统高压6.3 kV厂用电系统采用单母线分段接线，设3段母线，各母线之间设联络开关。工作电源取自发电机7#、8#机端母线，每台发电机断路器主变低压侧各引接一组（3 台）15.75/6.3 kV 单相容量1350 kVA厂用高压干式变压器，共2组。另从刘家峡电站（老厂）厂用电系统引接一回6.3 kV备用电源。刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程厂用电接线图见图2。3.3排沙洞进、出口供电系统排沙洞进、出口主要供电对象为排沙洞闸门启闭机，其工作电源均从刘家峡电站（老厂）6.3 kV厂用电系统引接一回，排沙洞进口备用电源由现地一台柴油发电机组提供，排沙洞出口备用电源从扩机电站6.3 kV母线引接一回至排沙洞出口箱式变电站。3.4调压井及出线平台供电系统调压井及出线平台与扩机厂房低压配电系统距离约0.6 km，由6.3 kV高压供电。调压井0.4 kV供电系统采用单母线分段接线方式，分2段。工作电源从扩机6.3 kV厂用电系统母线引接一回，同时保留老厂厂用6.3 kV施工电源，作为调压井配电系统的备用电源。考虑到扩机电站中重要负荷供电的可靠性，在调压井及出线平台现地设置一台柴油发电机组，作为防止水淹厂房的保安电源。3.5主要厂用设备选择（1）厂用干式变压器。厂用干式变压器选用空气自冷、环氧树脂绝缘、低噪音、节能型，带金属保护外壳。通过对各区域用电负荷的计算，主要变压器容量如下：高压厂用变压器 31350 kVA（285组），机组自用三相变压器400 kVA（2台），厂用公用三相变压器800 kVA（2台），调压井配电系统三相变压器250 kVA（2台），排沙洞进口供电系统（事故闸门）三相变压器800 kVA（1台），排沙洞出口供电系统（工作闸门）三相变压器315 kVA（1台），排沙洞出口箱式变电站（工作闸门）三相变压器250 kVA（1台）。（2）柴油发电机组。在排沙洞进口供电系统配置了1台容量为430 kW的柴油发电机组，作为事故闸门的备用电源。为防止电站全厂停电且失去全部电源时水淹厂房，在调压井配电系统配置了1台容量为380 kW的移动式柴油发电机组。4结语刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程7#、8#机组已于2018年8月投产发电，厂用电设备均已投入使用，运行良好。扩机电站采用机组自用电系统多电源备用的厂用电接线方式，虽然增加了一定的设备投资，但充分保证了机组自用电系统的可靠性、灵活性和连续性，厂用电系统电源选择满足各种运行方式下厂用负荷的需要。（责任编辑：窦波元）图2刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程厂用电接线图（英文摘要下转第 94 页）刘星，冯雪萍，刘世泽，苏峥:刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程厂用电系统设计86陆世征，梁学文，肖珍宝:柳城县小型水库雨水情测报和安全监测系统设计Design of rainwater regime reporting and safety monitoring system forsmall reservoirs in Liucheng CountyLU Shi-zheng,LIANG Xue-wen,XIAO Zhen-bao(Guangxi Hydraulic Research Institute,Guangxi Key Laboratory of Water Engineering Materials and Structures,Nanning 530023,China)Abstract:Rainwater regime reporting and main dam safety monitoring of small reservoirs are important for the operation and maintenance of reservoirs.According to the actual management situation of small reservoirs in LiuchengCounty,combined with the requirements of water conservancy informatization development,based on the information technologies of GIS,internet of things,streaming media and Spring framework etc.,the small reservoir rainwaterregime reporting and main dam safety monitoring system of Liucheng County was developed,with the functions ofreservoir basic information query,rainwater regime data query,main dam safety monitoring data query,early warning information query,real-time dynamic monitoring and regional alarm etc.,which provide effective technical support for safe operation and informatization management of reservoirs in Liucheng County.Key words：Rainwater regime reporting;main dam safety monitoring;water conservancy informatization;county-level platform;Liucheng CountyStation service power system design of Liujiaxia Yaohekou desiltingtunnel and expansion projectLIU Xing1,FENG Xue-ping2,LIU Shi-ze2,SU Zheng2(1.POWER CHINA Northwest Engineering Corporation Limited,Xian 710065,China;2.POWER GRID LiujiaxiaHydropower Plant,Yongjing 731600,China)Abstract:Liujiaxia Yaohekou desilting tunnel and expansion project on the Yellow River not only keeps desiltingand power generation under the status of constant flow in desilting tunnel,but also undertakes the power backup ofthe station service power system of old Liujiaxia Hydropower Station.In view of the above mentioned features,a station service power wiring mode with multi-power backup is put forward for unit self-use power system.During normal operation,the unit self-use power supply is separated from the plant public-use power supply.Under specialcircumstances,the unit self-use power system is able to be connected to the self-use power system of other unit orthe plant public-use power system.With the mixed power supply mode of unit self-use power system,plant public-use power system and lighting power system,even if all self-use transformers in the plant fail,this wiring mode isstill able to ensure normal and reliable operation of unit self-use power system.Key words：Expansion project;unit self-use power system;multi-power backup;station service power system;Liujiaxia Hydropower Station（上接第 86 页）94