木京水电站电气一次设计特点

1、木京水电站电气一次设计特点 【摘要】木京水电站为广东省同类型电站中设备较先进、自动化程度较高的个贯流式机组电站。对该水电站电气一次设计进行较为详细的介绍，包括电气主接线、短路电流计算、主设备选择、厂用电接线、设备布置、过电压保护、接地、照明等。可作为同类型水电站电气设计参考。【关键词】水电站 电气设计 电气主结线 电气设备 电气布置 贯流式水轮机 技术总结工程概述木京水电站为河床式低水头径流电站。电站装机容量，装台单机容量为的贯流式灯泡机组，多年平均发电量为亿。年利用小时数，保证出力（）。电站以回出线接入河源市东城变电站。电站主要建筑物包括拦河闸坝、发电厂房和变电站、船闸、两岸连接土坝、防护堤

2、、泵站及改河渠道等。库区设总长为的防护堤和总装机的排水泵站，对库区人口和耕地进行全面防护。电气主接线电气主接线发电机与主变的联结方式由个单元接线和个扩大单元接线组成；侧接线则为二进一出的单母线接线。号发电机组与号主变（）组成个“发变”单元；号、号发电机组与号主变（）组成个“两机一变”的扩大单元。发电机电压侧共有、及段母线。号发电机（）联结母线，号、号发电机（、）联结母线，为防洪变、坝区变及综合楼供电母线。主接线运行方式第一种基本运行方式（正常情况）：号号机组发电，台主变均可投运，此时应分别以“发变”单元及“两机一变”扩大单元接线方式运行。的母线可以投向母线或母线中的任段。这应是本电站运行中最常

3、用的基本接线方式。当台机组同时发电及台主变都投运时，严禁将、及段母线并联，使侧变成单母线接线的运行方式。第二种允许的运行方式：当号主变（）发生故障或检修退出运行，需要号机发电时，可以连通、及段母线，此时仅允许号或号发电机组中的台发电机组与之并联运行。第三种允许的运行方式：当号主变（）发生故障或检修退出运行，号或号机需要发电时，可以连通、及段母线，通过号主变（）将号或号发电机其中台机组的电能送出。主要电气设备选择）发电机型号 /型式 灯泡贯流式三相交流同步发电机额定容量 /额定转速 /额定功率因数 （滞后）绕组绝缘等级 励磁方式 静止可控硅励磁）主变压器号主变压器 （）/号主变压器 （）/库区防

4、洪变压器 （）/） 断路器型号 额定电压 额定电流 额定开断电流（有效值） 额定关合电流（峰值） 热稳定电流（有效值） 厂用电、近区供电及其接线厂用电木京水电站厂房内共设有台干式厂用变压器，厂用电源分别由和发电机电压母线取得；当全厂停机时，厂用电可以从系统或从库区备用电源取得。通过对本站台贯流式水轮发电机组及其附属设备的自用电和公用电负荷进行统计及分析，选用台/干式变压器（、），带保护外壳、温控装置和风扇。台厂变互为热备用，其单台容量可满足最大负荷及自起动压降要求。厂用电接线为单母线断路器分段，设有备用电源自动投入装置。正常时带段母线上的厂用负荷，带段母线上的负荷，、段母线分段联络断路器断开运

5、行。当其中台厂变发生故障时，故障厂变低压侧断路器跳闸，备用自投装置动作，联络断路器自动合闸，切换至另台厂变供给全部厂用负荷。厂用配电盘采用型抽屉柜。母线的台厂用变进线断路器和母线联络断路器为施耐德系列框架断路器，其它馈电回路均选配施耐德系列塑壳断路器。主副厂房各层、中控室、电缆层、安装间、尾水闸门室以及高位油箱室均设有动力配电箱和检修配电箱，供给相关设备的运行或检修的动力用电。配电箱进线及分接开关均选用施耐德的系列塑壳断路器和系列微型断路器。库区防护电源接线（电站侧）电站侧库区防护电源取自发电机电压母线，经防洪变升压为。接线由回变压器进线，回库区防护电源馈线，回仙塘线备用电源（原施工电源），回

6、备用回路组成。防洪变布置在变电站，开关柜布置在变电站防洪配电房。坝区供电接线坝区主要用电负荷为孔拦河坝闸门启闭机、电站船闸的闸门启闭机和土坝涵洞闸门。这些负荷多为重载起动电机，容量大而且比较分散。坝区供电电源取自母线，号机组单元和号、号机组扩大单元均可以对母线供电。为了保证在电站不发电而大系统又不能倒送电时坝区的供电，还可以通过库区备用电源仙塘线倒送。坝区变选用台容量为的干式变压器（/）。其高压侧装设高压负荷开关作保护作用，低压侧装设施耐德框架断路器作总开关。低压配电盘为型抽屉柜。坝区变、高压开关柜和低压配电柜布置在拦河坝左岸靠近船闸的坝区配电房内。应注意的是，由于拦河坝闸孔和闸门启闭机较多，

7、在任何工况下不允许同时启动超过孔闸门启闭机，以免启动时对坝区供电造成过大的冲击和压降。电气设备布置厂房电气设备布置主厂房平面尺寸（长宽），安装间长位于主厂房右端。机组间距为，机组安装高程。主厂房共分两层，上面为操作运行层，高程，与安装间地面同高程。运行层下游侧布置有励磁盘、机组盘和测温盘等；下面为设备层，高程，布置有机组油水系统及压缩空气系统；台机组主引出线电缆通过各机组的出线孔引出后沿电缆沟引至副厂房的高程电缆层。副厂房平面尺寸为（长宽）共分层：高程为高位油箱房；高程为电气设备层；高程为电缆层；高程为平台底层。其中电气设备层布置有高压开关柜室、厂用配电盘室、励磁变压器室、中控室和电气试验室等

8、。高压开关柜室布置有：主变侧断路器柜台，发电机出口断路器柜台，机组励磁变断路器柜台，厂用变断路器柜台，坝区变断路器柜台，库区防洪变断路器柜台，综合楼电源出线断路器柜台，母线及避雷器柜台，母线联络断路器柜台。高压开关柜为一字形单排布置。厂用配电盘室内布置有厂用变压器（、）台，厂用低压配电盘（）块。低压开关柜为一字形单列布置，厂变紧靠两端低压进线柜，两者为硬母线连接。电缆主通道布置木京电站台贯流式发电机组采用全微机监控保护和现场总线形式，电缆种类和数量较多。副厂房电缆层和主厂房设备层是厂内电缆的主要布置通道。发电机组主引出线电缆主路径为：通过设备层高程电缆沟进入副厂房高程底层，然后由此引上副厂房电

9、缆层；到廊道底层低位油箱、渗漏排水泵等厂用负荷的电缆从主厂房设备层电缆沟通过埋管进入机组吊物孔垂直桥架，然后到达廊道底层。副厂房电缆层内设个电缆出口，其中个通向主厂房设备层侧墙，个主出口通向副厂房底层，个通向变电站。动力电缆和控制电缆通过电缆桥架分层敷设从各个电缆出口引向各种配电盘柜和控制盘柜。户外电缆路径主要由变电站电缆沟、闸坝公路电缆沟和船闸电缆沟组成。变电站电缆沟分层支架布置，电缆支架与混凝土内预埋钢块焊接。在电缆转弯的地方留有足够的转弯空间。变电站布置户外变电站靠近副厂房，面积为（长宽），与主厂房安装间同高程。变电站除布置户外开关设备外，还布置了变配电设备。电气设备布置电气设备采用中式

10、布置。两台主变（、）与闸坝轴线垂直，开关等电气设备两进两出双列布置，其中回出线为预留间隔。台主变侧采用两种不同进线方式：进线为条高压电缆并联；进线为共箱母线型式。共箱母线中心高程是，户外全段母线箱体底高程一致。台主变之间按规程设有防火隔墙，每台主变底下设有变压器油池，站内还设有可储存所有变压器油量的事故油池。根据建筑设计防火规范和水利水电工程设计防火规范的要求，主变布置在距主厂房（耐火等级二级）的地方，尽量缩短变电站与厂房的距离。高压真空断路器、以及等电气设备利用基础构架、母线和跳线组成层不同高程，整个布置做到齐整、对称，以方便安装试验和运行维护。防洪变配电布置向库区防洪供电的防洪变压器和库区

11、防洪配电房均布置在变电站内。防洪变与主变并排布置，油池间净距，符合防火净距的要求。库区防洪配电房布置有开关柜台，通过回架空专线向库区各泵站供电。过电压保护电站的防直击雷保护按年平均雷暴日强度设计，为避免直击雷电过电压对站内建筑物和变电站的破坏，在电站主副厂房、尾水闸门启闭机室、坝区配电房和闸坝船闸闸门启闭机室等建筑物屋顶女儿墙上均设圈防雷带，天面结构钢筋点焊成网格状，防雷带与结构钢筋连接并就近与引向电站接地网连接；变电站采取多针联合保护，用滚球法原理推算出整个避雷针的安装位置和安装高度，各避雷针设置集中接地基。为防止线路上的各种侵入波和感应过电压的危害，线路侧上装设有/线路型悬挂式氧化锌避雷器

12、；母线、发电机电压母线上均装设氧化锌避雷器限制雷电过电压的危害；为限制真空断路器开断操作时的过电压危害，在真空断路器回路均装设有间隙金属氧化锌避雷器的过电压吸收装置；厂用变压器低压侧装有防涌流的避雷器箱。接地系统本电站接地系统充分利用水电站的自然接地体及人工接地网组成。水工建筑底板钢筋网、变电站均压网和水下地网等联接成一个总的大接地网。站内高、低压电气设备共用该接地网。对厂区地网和变电站均压网设计施工前作以下勘测：抽取厂区个点和变电站个点的个电性层作测试，厂房在第三电性层土壤电阻率较好，稳定在以下；变电站基础浅表的第一电性层土壤电阻受地面石头和气候影响较大，测试结果从几百欧米到几十欧米。针对以

13、上测试在厂房尾水和闸坝水下基础区域设计敷设了水下地网；变电站均压网采用长孔型地网，敷设时回填低电阻率粘土和降阻剂，局部作了加强均压措施。通过对整个电站接地电阻计算和对接触电势、跨步电势的核算，要求木京水电站总接地电阻少于。在工程建成后实测结果表明，地网设计较好地达到了预期的目的。照明工作照明电站厂房、厂区和变电站等场所采用一般工作照明。电源引自厂用配电盘，在主、副厂房各层和变电站等地均设置照明配电箱。主厂房地面安装间和操作层层高较高，选用深照型灯具。吊装在主厂房钢结构网架上，光源采用大功率金卤灯。主厂房两侧柱壁安装有荧光壁灯。厂房地面以下各层主要采用发光效率高的荧光灯、筒灯等，灯具选用尽量与厂

14、房内部装修和工作环境相协调。户外厂区和变电站主要采用高杆路灯和户外庭院灯，光源以高压钠灯和白炽灯为主。事故照明为了保证本电站突然失去交流厂用电源时不影响生产和指挥系统，重要场所如中控室、厂房高程廊道层及主要楼梯通道等场所配备了事故照明。事故照明分为事故交直流自动切换照明和紧急疏散照明，两者均为独立的照明系统。事故照明回路平时为厂用电交流供电，事故时自动切换为直流供电。选用的光源为白炽灯。为了保证中控室在任何情况下都不会中断照明，在中控室还装设了两盏由直流电源直接供电的直流常明灯。紧急疏散照明为火灾等特殊情况下为人员安全疏散而提供的应急照明。在主副厂房各层号、号楼梯口均装设疏散应急标志灯。高程以下各层（流道层、设备层）灯上标示出口箭头应指向高程电机层。主厂房安装间大门两侧装设标示“出口