锦屏一级水电站离相封闭母线(IPB)招标设计要点

秦 莹，穆 焜，李 勇

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

锦屏一级水电站电气主接线方式为：发电机-变压器组采用单元接线，6台发电机分别接6组单相变压器，500kV侧采用4/3和双断路器的混合接线方式。

地下厂房为典型的三洞室结构(主厂房、主变洞室和尾水调压室)，主厂房和主变洞室通过6条母线洞相连。发电机额定电压为20kV，发电机出口设置发电机断路器(GCB)，主变压器采用单相变压器组。离相封闭母线及其附属设备布置见图1、2。离相封闭母线由主厂房电气夹层(高程1 640.90m)风罩引出经母线洞至主变洞室主变层(高程1 646.90m)与主变压器相连。励磁变压器布置在主厂房发电机层(高程1 646.90m)，PT柜及PT&LA柜、发电机断路器布置在母线洞高程1 640.90m层，厂用高压变压器布置在母线洞高程1 646.90m层。

2 IPB及其附属设备招标设计

发电机电压回路的电压互感器、避雷器和部分CT可随发电机断路器成套提供，但具有价格高、检修维护相对复杂、高度集成后元件故障相互影响相对较大的缺点，因此推荐本电站CT和电压互感器随IPB供货。

发电机最大容量为700MVA，功率因数0.925，额定电压20kV。本电站IPB布置高程为1 664.40～1 656.00m，IPB在使用地点的允许载流量和绝缘水平应进行海拔修正，综合电站IPB参数、标准和制造厂设备参数后本电站IPB各回路主要技术参数见表1。

2.1 IPB及其附属设备结构选择

关于IPB及其附属设备结构的选择，本文仅介绍本电站招标设计中具有一定特点的方面，包括主回路电流互感器设置、伸缩节设置、可拆连接结构及特殊专用工具采购。

2.1.1 IPB本体基本结构

根据电站IPB参数水平、IPB制造能力和工程应用经验，IPB本体基本结构为技术成熟和工程应用丰富的型式：

(1)IPB型式：全连式离相封闭母线；

(2)导体和外壳结构：圆形；

(3)绝缘子结构：三绝缘子支撑；

(4)冷却方式：自然冷却；

(5)接地方式：多点接地。

2.1.2 主回路电流互感器设置

根据保护、测量和监控需要，主回路CT的配置见图1。

在前期从与制造厂的技术交流中了解到：对于变比为30 000A/1A的CT，为便于安装，TPY级CT一般1只带1个二次绕组，其单只重量已达500～600kg，厚度260～300mm；其余保护等级CT一只可带1个或2个二次绕组，带1个二次绕组的CT重量约为350kg，厚度为260～300mm，带2个二次绕组的CT重量约为450～500kg，厚度为260～300mm(直径比1个二次绕组的CT要大)。

若CT全部带1个二次绕组，其尺寸和重量较

表1 发电机电压各回路IPB主要技术参数

小，便于安装和检修。若CT部分带2个二次绕组，可减小CT数量，但CT重量较重又增加了CT的型号，而且受主接线的影响此种方案的投资减少不多。经综合比较，锦屏一级电站采用的方案是每只CT带1个二次绕组。

由于CT采用1个二次绕组还是2个二次绕组在价格上有差异，因此在招标文件中明确每只CT二次绕组的数量。

2.1.3 伸缩节设置

根据GB/T8349-2000，伸缩节设置原则如下：

(1)母线长度超过20m的直线段；

(2)不同基础连接段；

(3)IPB与设备连接处。

根据上述原则，电站在IPB与各设备(发电机、励磁变压器、PT柜、发电机断路器、PT&LA柜、厂高变和主变压器)连接处，不同基础建筑物连接段(主厂房和母线洞间、母线洞和主变洞间)，以及母线长度超过20m的直线段设置了伸缩节。

投标人对IPB与设备连接处、直线段超过20m设置伸缩节的要求是很清楚的，但投标人不一定清楚哪些地方是不同基础的连接段。为了便于合同顺利执行，宜在招标文件中对伸缩节设置位置和数量进行明确的规定，并在供货范围和分项报价表中予以列出。

2.1.4 母线可拆连接结构设置

根据电站IPB和主变压器的布置，母线可拆连接结构分两种：电流互感器(CT)检修和安装可拆连接结构；主变压器检修和安装可拆连接结构。现分述如下：

(1) CT检修和安装可拆连接结构。本电站主回路和分支回路CT均装设在IPB中，由IPB制造厂提供。

励磁和厂高变分支回路CT可以利用IPB与设备的连接结构处的断口进行安装和检修。

从电气接线图(图1)和布置图(图2)可知，主回路CT分3组布置：发电机至励磁变段一组、励磁变至发电机断路器段一组以及发电机断路器至主变压器段一组，每组CT数量分别为每相3只、4只和3只。

图1 锦屏一级电站IPB电气接线示意

由于发电机至励磁变段CT数量多、CT布置宽度尺寸大、发电机风罩内空间狭小，因此不便利用IPB与发电机连接结构的断口进行CT安装和检修。本电站在电气夹层下游侧通道段IPB单独设置CT检修和安装可拆连接结构，断口两侧分别布置2只和1只CT，CT采用下拆方案，利用随IPB供货的短路试验装置的液压升降小车可方便地进行CT的安装和检修。

由于本电站发电机断路器为ABB公司的HEC 7S断路器，HEC 7S结构上只能满足断口不超过300mm的CT拆除，因此励磁变至发电机断路器段CT和发电机断路器至主变压器段CT不能布置在发电机断路器两侧，不能利用IPB与断路器的连接结构的断口进行CT的安装和检修，而只能设置单独的CT检修和安装可拆连接结构。

(2) 主变压器检修和安装可拆连接结构。为提高主变压器抗震性，主变压器不带小车(小车高度580mm)安装。由于IPB为上进与变压器低压套管连接，为了保证IPB安装完成后，当主变压器检修时能够方便地将变压器拆出， IPB的设计应满足接口拆除后，主变压器能够带小车运出。IPB设计方案有2种：方案1是连接接口的端子断口长度应大于小车高度(580mm)；方案2是在水平段设置一个可拆断口，水平段可拆断口和IPB与主变压器连接断口拆开后，将此L形母线段移开，主变压器即可顺利运出。方案1的缺点是断口较长，需要充分考虑电动力对端子和软连接的影响；优点是减少了一个可拆断口。方案2连接端子、软连接的制作更方便，但是增加了一个可拆断口，且拆卸元件较多。综合考虑，本电站IPB设计采用了方案1。

2.1.5 特殊专用工具

结合二滩水电站的运行维护经验，为方便短路试验装置的搬运，锦屏一级电站采购了专用液压升降小车。此小车具有升降功能、带万向转轮，顶部设短路试验装置的固定架，并有足够的承载力和起升高度。小车除用于短路试验装置的运输和安装外，同时可以用于CT的拆装。

2.2 IPB布置及与其它设备的连接

2.2.1 IPB的总体布置

锦屏一级电站IPB的总体布置见图2。

IPB布置首先要确定的是相间距。根据制造厂介绍，焊接时两相IPB外壳间的最小距离一般为250mm ，规范DL/T 5222第7.4.9节要求最小距离为230mm，因此本电站IPB可取的最小相间距为1 800mm。由于发电机在IPB招标前已完成结构设计，发电机主引出线相间距为1 850mm，为方便IPB与发电机主引出线的连接，本电站的IPB相间距定为1 850mm。

2.2.2 IPB与其他设备的连接结构

除GCB外，IPB与其他设备连接均采用软铜编织带，连接时需注意断口的长度、连接端子的开孔位置和尺寸，以及螺接面的接触电流密度。IPB与GCB的连接有如下特点：

(1)连接使用的是铜箔叠成的Ω形伸缩节，并需要按GCB要求配制支撑环/片。

图2 离相封闭母线剖面布置示意

(2)需要注意的是，Ω形伸缩节过GCB外壳开孔处时对安全净距的要求。计及海拔修正后，相对的安全净距为193mm。FKG1X-V、HECS-130xxLp和HEC 7S外壳侧面标准开孔尺寸均不能满足要求，因此在GCB招标文件中，应要求GCB外壳开孔尺寸适应与IPB的连接(若不提出此要求，GCB厂家会拒绝提供非标产品)。本电站GCB采用HEC 7S，为适应与IPB的连接，其外壳侧面开孔尺寸由标准值φ1 250mm调整为φ1 350mm。

(3)根据目前AREVA和ABB两家GCB生产厂家的要求，GCB两侧的第一处IPB支撑结构均要布置在GCB外壳一定距离范围内(例如HEC7S为2m)，且一侧为固定支撑，一侧为滑动支撑，以防止IPB热膨胀应力作用到GCB上。固定支撑的材质和结构与滑动支撑有差异，最好能够在招标文件中做出要求，以避免后期设计中增加协调工作量。

2.3 招标文件编制应注意的问题

在招标文件编写时，应特别明确下列项目并在商务部分对其分别报价，以利合同执行：

(1)确定主母线、Δ分支母线和分支母线的长度；

(2)确定各母线与各设备连接处的供货分界；

(3)由于母线伸缩节的数量对价格影响较大，因此在招标时就应确定母线伸缩节的数量和位置；

(4)确定主回路CT的数量和每只CT所带副绕组的数量；

(5)明确励磁分支和厂用分支CT的供货方是否在IPB供货范围内；

(6)由于可拆断口的数量对价格影响较大，因此在招标时就应确定可拆断口的数量和位置；

(7)确定防结露装置的型式，主要是因为不同型式的防结露装置价格差异很大，可以规定一种必须报价的方案，另外制造厂可推荐其它型式进行报价，具体采用哪种方式在合同谈判时确定；

(8)若采用在线温度检测装置，应在招标文件中明确探测点的设置位置和数量、测温装置的型式。

3 结束语

本文从IPB结构、布置对外连接等方面对锦屏一级水电站离相封闭母线的招标设计进行了介绍，并对招标文件编写时应注意的问题提出了一些建议，仅供各位同行参考。

[1] 北京电力设备总厂.GB/T 8349-2000《金属封闭母线》[S].北京:中国标准出版社,2000.

[2] 阜新封闭母线厂,沈阳变电压器研究所.JB/T 9639-1999《封闭母线》[S].北京:机械工业出版社,1999.

[3] 能源部电力建设研究所.GBJ 149-1990 《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》[S].北京:中国计划出版社,1990.

[4] 东北电力设计院.DL/T 5222-2005 《导体和电器选择设计技术规定》[S].北京:中国电力出版社,2005.