鸭河口水库电气设备改造设计方案

□张大鹏　□张亚辉　□王卓然（河南省水利勘测设计研究有限公司）



鸭河口水库电气设备改造设计方案

□张大鹏□张亚辉□王卓然（河南省水利勘测设计研究有限公司）

摘要：鸭河口水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养殖、城市供水及旅游等综合利用的大（1）型水库，库区供电系统始建于建坝初期，目前电气设备已超期服役，严重老化，无法保障坝区用电负荷的安全运行以及电气自动化功能的要求，亟待对原有鸭河口水库的电气设备进行更新改造，以满足当前水利工程防洪灌溉自动化系统能源节约、决策调度、安全可靠、稳定运行的功能需求。关键词：设备老化；更新改造；电气设备；能源节约

0引言

河南省鸭河口水库位于长江流域汉江支流唐白河水系白河上游，坝址位于南召县东抬头村附近，上距南召县城35 km，下距南阳市40 km。鸭河口水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养殖、城市供水及旅游等综合利用的大（1）型水库。

鸭河口水库工程于1958年11月动工兴建，1959年底基本建成并投入运行。鸭河口水库库区供电系统始建于建坝初期，库区供电主干线为10 kV线路。电气设备已超期服役，部分元器件严重老化，无法保障当前坝区用电负荷的安全供电及电气自动化功能要求，需要对库区供电系统进行更新改造。文章主要探讨鸭河口水库库区供电系统一次电气设备更新改造设计。

1概况

鸭河口水库库区供电系统始建于建坝初期，原供电系统采用单母线的接线方式。电源有二路：一路电源取自水库左岸电站35 kV母线，经鸭左配1#主变降压至10 kV供电，为主用电源，该变压器生产于1972年，型号为SJ-2400/35，其漏油严重，温升高，属于国家规定的淘汰型号；左岸电站的开关站为室外布置，门型架是混凝土结构，内筋外露、锈蚀，混凝土碳化；断路器为1970年生产的多油断路器，隔离开关、互感器等电气设备老化严重，影响线路的安全运行。另一路电源取自右岸电站35 kV母线，经鸭右配1#主变降压至10 kV，该变压器1993年生产，型号为S7-5000/35，属于国家规定的淘汰型号。

2水库供电设备现状及改造方案

2.1溢洪道供电系统

鸭河口水库设有1#、2#两个溢洪道。1#溢洪道现有4台工作闸门启闭机，型号为仿MT-41-8，1960年生产，电动机功率为:三台11 kW，一台16 kW；控制系统简单、落后，而且主要电气元件严重老化，不能保证启闭机的安全运行；其供电电源为一台1990年出厂，型号为S7-125/10的变压器。2#溢洪道现有4台工作钢闸门启闭机，型号为JZ-51-8，1980年生产，电动机功率每台22 kW，由两台1990年出厂的型号为S7-125/10的变压器供电。

原2#溢洪道值班室内有一台备用柴油发电机组，功率为120 kW，1989年生产。随着溢洪道工程的改造，启闭机电机容量加大，所需变压器及柴油发电机组的容量也相应增加，原有的变压器和柴油发电机组已不能满足正常供电要求。

通过对方案的技术性、经济性比选，溢洪道电气控制设备全部更新，闸门控制系统设集中控制、现地控制两层，电气设备控制采用可编程控制器PLC为主体，配套外围部件来完成闸门的控制任务。

1#溢洪道增加一套组合箱变ZBW-400/10，电源经户外断路器“T”接自库区供电线路，同时兼顾到溢洪道在汛期的重要性，保障特殊时期供电的可靠性，增设一台260 kW柴油发电机组作为1#溢洪道各启闭机等负荷的应急电源。对于2#溢洪道，由一套组合箱变ZBW-250/10替代原有的两台配变，电源经户外断路器“T”接自库区供电线路。更新一台144 kW柴油发电机组作为2#溢洪道各启闭机等负荷的应急电源。为保证溢洪道的供电可靠性，从右岸水电站的低压厂用电分别引出一条电压线路为1#、2#溢洪道提供备用电源。供电线路与应急电源之间采用机械闭锁装置防止非同期合闸。

为了做到以人为本，在溢洪道闸体两侧设置投光灯，另外在闸体下游消力池设置照明设施；同时在闸墩的水尺旁设置照明设施，以便夜间观察水位变化。

两座溢洪道分别设置单独的供电系统，电源取自坝前10 kV供电线路，新增组合箱变ZBW-400/10为1#溢洪道供电，同时新增一套260 kW应急电源柴油发电机组；用组合箱变ZBW-250/10替代原来的2#溢洪道两台配电变压器，同时更新一套144 kW应急电源柴油发电机组。

2.2输水洞供电系统

输水洞分为三个，分别是左、右岸输水洞和马沟输水洞。左、右岸进出口输水洞现有拦污栅、检修闸门和工作闸门，启闭机所采用的JZ和仿MTK型电动机，耗能高，效率低，性能差，属淘汰机型；电气控制系统和设备陈旧老化、技术落后，存在严重的安全隐患。马沟输水洞目前没有供电电源。

经方案比选，对供电线路及电气设备全部更新。左岸输水洞增设一套组合箱变，型号为ZBW-160/10，电源“T”接自库区供电线路。右岸输水洞电源取自新增加的1#溢洪道组合箱变。增加马沟输水洞的供电设施为：增设一套组合箱变ZBW-30/10，电源由2#溢洪道箱变高压分接箱的分支引10 kV高压电缆暗埋过2#溢洪道交通桥，而后架空高压线至马沟输水洞。电气控制设备全部更新，工作闸门控制系统设现地控制、远方控制两层，电气设备控制采用以可编程控制器PLC为主体，配套外围部件来完成闸门的控制任务。

新增马沟组合箱变ZBW-30/10，电源取自10 kV供电线路，采用电缆和架空相结合的方式供电。

右岸输水洞的电源取自1#溢洪道组合箱变。新增左岸输水洞组合箱变ZBW-160/10为输水洞电气设备提供电源，同时提供坝上、低线防汛部分照明和防汛支线的照明电源。

2.3变电站供电系统

为保证水库运行管理、防汛调度的用电需要，在管理局办公区新设置防汛调度管理中心变电站，变电站设置一套ZBW-400/10组合箱变，电源经跌落式熔断器“T”接自库区供电线路。防汛管理中心用电为特别重要的一级负荷，为保证供电的可靠性，从右岸水电站的低压厂用电引出一条电压线路为其提供备用电源。供电线路与应急电源之间采用机械闭锁装置防止非同期合闸。

2.4照明系统特点

大坝坝顶照明工程供电线路是1989年除险加固时在防浪墙内铺设的，大部分照明线已经老化，线损较大，灯具损坏严重，照明系统不能正常运行；副坝和防汛道路未设任何照明灯具，给防汛抢险带来极大不便。

本次更新改造包括坝顶的照明线路和灯具，新增副坝、坝脚路、防汛物资集散中心及防汛路照明线路和灯具。坝顶选用高杆双臂高压钠灯，其余选用高杆单臂高压钠灯，采用光控和时控相结合的运行方式，所有照明灯具均采用绿色节能且具有照度较高的高压钠灯，在照度、亮度满足规范要求的前提下力求达到节能、环保的目标。

3供配电系统节能设计特点

能源节约是我国发展经济一项长远的战略方针政策，节能、环保是鸭河口水库电气设备更新改造中严格秉持的设计目标，在设备更新改造中共需更换2台变压器，增设6台变压器。均采用S11系列节能型变压器。S11系列电力变压器性能优越，其指标达到当今国际先进水平。节能效果显著，与普通油变压器相比，降低变压器空载损耗约10%~25%；降低空载电流，一般为叠片铁心的50%；变压器噪音水平显著降低，减少对城镇噪音污染。负载损耗平均下降22.4%，线圈温升低，过载能力强，器身采用牢固的结构，抗短路能力强。无功损耗降低了60%～70%，大大提高了配电网的功率因数，减少了电网的无功损耗，改善了电网的供电品质。

传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，增加了线路的功率损耗。这部分损耗在设计中是可以避免的,即在设计中采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯等方式解决。照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，通过充分利用自然光，节约人工照明电能；在满足照明质量的前提下，优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房的室内照明等一般照明采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源；尽可能使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等；改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。在公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

4结论

鸭河口水库除险加固电气设计技术方案进行多方案比较，采用成熟的新技术、新材料、新方法、新工艺，最终实现经济合理、安全可靠的目标。鸭河口水库除险加固工程于2009年10月正式开工建设，2012年4月竣工投产，持续运行至今，一直发挥着重要的经济、社会和生态效益。

参考文献

[1]王仁祥.电力新技术概论[M].北京：中国电力出版社，2009. [2]吴晓君，杨向明．电气控制与可编程控制器应用[M]．北京:中国建材工业出版社，2004．

[3]饶莹，郭炜，徐鑫乾. 110/ 20kV变电站电气一次部分设计．

电力设备2008，09.

（责任编辑：左英勇）

收稿日期：2015-05-05

作者简介：张大鹏（1980-），男，工程师，从事水利水电工程电气设计工作。

中图分类号：TV697. 1

文献标志码：A

文章编号：1673-8853（2016）01-0088-02