奎屯河2#水电站电气主接线及主要设备的选择

袁 秀

（奎屯农七师勘测设计研究院, 新疆 奎屯 833200）

新疆奎屯河东干渠2#水电站地处新疆312国道里程 4420km以北约 1.7km，北疆铁路里程 250km南0.9km处。北据奎屯市9km。根据电网地理位置分布状况，电站的供电范围为农七师供电区。农七师电网夏季农业用电负荷较高，可以充分利用水电夏季多发电的优势，解决夏季用电高峰需求。水电站在丰水期尽可能提高工作容量，最大限度地避免或减少弃水，规划的水电站在电网中主要担负基荷。

电站以 35kV电压等级与农七师电网连接，并且在发电机侧设置直配线1回，给附近奎管处供电区供电。电站装机3台，单机2×3+1×1.5MW，总装机7.5MW。设计水头49.07m，保证出力1.18MW，年发电量为2042万kW·h，年利用小时数为3647h。

1 接入电力系统方式

关于奎屯河东干渠2#水电站与电网的连接，根据奎管处供电区、农七师电网现状和电站厂址、机组容量在满足于架空线路的电压、容量、输送距离的条件下，初步选定35kV电压等级送电。

电站发电机出口电压 10.5kV，发电机侧 10kV直配线1回，送至附近10kV供电区，主变高压侧采用35kV电压等级。该电站出线35kV线路1回送至西郊变的 35kV侧，与农七师电网连接。因考虑到后期奎屯河十级电站的开发，十级电站装机约为4.8MW。电站建成后，其电能通过 35kV线路送至本次2#电站35kV母线，再通过2#电站35kV线路送至西郊变与农七师电网连接。故本次 35kV出线导线截面选择考虑为 LGJ-120/20mm2，线路长约10km。

2 电气主接线方案

根据电网规划，并结合本工程具体情况，考虑到供电的可靠性、灵活性，初选电站的1#发电机电压侧采用发变组接线，2#、3#发电机电压侧采用扩大单元接线，35kV高压侧采用单母线不分段接线。

根据奎屯河东干渠2#水电站所处地理位置，附近存在10kV供电区。因10kV供电区距西郊变相距较远，约有 7km，从电网取电供电成本较高。且由于附近 10kV用电负荷变化比较平稳，不会对发电机造成较大的冲击电流，对发电机及其附属设备不会造成威胁。所以，本次工程考虑从2#站发电机出口10.5kV侧直接供电。

2.1 发电机电压侧接线

本电站装机7.5MW（2×3+1×1.5MW）根据电站的机组台数及装机容量，发电机机端电压确定为10.5kV。发电机电压侧接线选择扩大单元接线+发变组接线和单母线接线、单元接线三种方案进行分析论证，论证见表1。

2.2 35kV侧接线

35kV侧采用单母线接线，35kV出线为一回，送至西郊变35kV侧。户外配电装置大为简化。35kV母线装设一组电压互感器和氧化锌避雷器，满足保护、测量和运行要求。35kV出线上装设一台单相电压互感器，用于同期。

3 厂用电接线

根据各专业提供用电设备容量、数量及重要性，初选厂区用电变压器两台，互为备用，单台容量为200kVA。在推荐主接线方案中，一台厂用变接在35kV母线上，另一台接在扩大单元接线的发电机电压母线上。

近区供电：主要有前池、渠首用电。本次工程前池及渠首为已有建筑物，附近已存在电源，采用就近原则，前池及渠首用电引自附近电源。

4 主要电气设备选择

4.1 设备选择原则

1）必须满足额定电压、额定电流大于回路最高工作电压和最大持续负荷电流。

2）必须满足使用环境的要求。

3）按系统提的短路参数所算短路电流进行校验。

4）尽量选用国产的通用型先进产品，在国产设备满足不了要求时，可以少量进口必需的国外产品。

4.2 主要电气设备选择

根据以上设备选择原则及使用条件的要求，对主要设备的型号及参数选择如下：

1）主变压器

根据主接线方案，奎屯河2#水电站机组容量分别为两台3.0MW，一台1.5MW。一台发电机与主变组成发变组接线，两台机组与一台主变组成扩大单元接线。正常情况下考虑水电站功率先满足附近10kV供电负荷需求，其余电量通过主变送至系统电网，但考虑事故情况下，若 10kV直配线出故障，机组满负荷运行时，电量需全部送出，因此主变的选择留有一定裕量。

根据公式：S=P∑/cosφ≤Sn

式中，S为所需变压器容量，MVA；P∑为发电机总功率，MW；cosφ为发电机额定功率因数，取0.8；Sn为变压器标准容量，MVA。

得出：奎屯河2#水电站，1#主变容量：S1=P∑/cosφ=3/0.8=3.75MVA

2#主变容量：S1=P∑/cosφ=（3.0+1.5）/0.8=5.625MVA

综上，选定2台变压器，参数如下：

型号：S10-4000/35；

额定容量：4000kVA；

额定电压：35/10.5kV；

阻抗电压：UK=7%；

接线组别：Yd11。

型号：S10-6300/35；

额定容量：6300kVA；

额定电压：35/10.5kV；

阻抗电压：UK=7%；

接线组别：Yd11。

2）35kV配电装置

35kV配电装置选用户外式断路器，型号、参数如下：

型号：ZW8-40.5/1600-31.5；

额定电压：35kV；

额定电流：1600A；

额定断流容量：1600MVA；

额定开断电流：31.5kA；

配用机构型号：CT弹簧操动机构。

3）发电机电压配电装置

发电机电压配电装置选用户内式 KYN28A-12/1250型开关柜，其柜内真空断路器型号、参数如下：

型号：VBG-12；

额定电压：12kV；

额定工频耐受电压：42kV；

额定电流：1250A；

额定开断电流：31.5kA；

3S热稳定电流：25kA；

配用机构型号：CT弹簧操动机构。

4）厂用变压器及厂用低压盘

厂用变压器在此阶段按总装机容量的 3.0%考虑，初选为200kVA，两台。一用一备。

1#厂用变压器

型号：S11-200/35；

额定容量：200kVA；

额定电压：35/0.4kV；

阻抗电压：UK=6%～7%；

接线组别：YYn0。

安装地点：户外35kV母线侧。

2#厂用变压器

型号：SC10-200/10.5；

额定容量：200kVA；

额定电压：10.5/0.4kV；

阻抗电压：UK=6%～7%；

接线组别：YYn0。

安装地点：户内10.5kV高压开关柜内。

厂用配电盘选用技术性能好，运行可靠，维护方便的GCS型动力盘。

5 结论

本工程目前已正常投入运行，经过几年的实践运行证明，该接线方案适合该电站的实际情况，并在运行中发挥了其重要特点，能满足水电站安全可靠经济运行的要求。希望本文对致力于小水电建设的同行们提供一点经验，但随着科技进步的发展，电气设备不断更新，更先进节能的产品不断投入运行，以后的设计中电气设备的选型还需改进，采用新型节能型产品，更好的让水电站发挥好的经济效益。