简述兔子湖水库的电气设计

□张　萍□　张洪霞（河南信阳市水利勘测设计院；河南信阳市南湾水库管理局）



简述兔子湖水库的电气设计

□张萍1□张洪霞2
（1河南信阳市水利勘测设计院；2河南信阳市南湾水库管理局）

电气设计本着“先进、可靠、实用、经济”的原则，选用了切合实际的系统方案，可保证系统的高可靠性、先进性、可扩充性和较高的性价比，使水库电气运行管理更加规范化、合理化，为今后水库运行管理、发展提供了强有力的保障。兔子湖水库除险加固工程完工后，主要以防洪、灌溉、旅游为主，保护下游3个乡镇5.70万人及0.27万hm2耕地的正常灌溉，社会、经济效益显著。

兔子湖水库；电气设计；变压器；输电线路

1　工程概况

兔子湖水库于1976年动工兴建，1978年基本建成，水库兴建时，工程在边勘测、边设计、边施工的情况下未按基建程序仓促上马实施，属“三边”工程。由于当时建筑材料缺乏，建筑物结构简陋，施工质量低劣，目前工程存在诸多问题，使水库长期带病运行，不能正常使用。2007年5月完成了兔子湖水库大坝安全鉴定工作，大坝安全类别综合评定为三类。整座水库电气设施缺失、老化严重，水库电力设备严重落后，输水洞、节制闸和退水闸均为手动操作，已影响到大坝的正常运行。

2　电气设计的必要性及内容

为了保证水库安全运行，确保水库功能的全部实现，所以对兔子湖水库的除险加固迫在眉睫，这就需要对涉及公共安全的兔子湖水库提出更高的安全要求。实现水库运行管理综合自动化，不仅可以快速、及时采集到各种必要的监测数据，而且能大大提高监测数据的精确性、实用性，保证大坝和水库运行信息准确、可靠、及时，为大坝安全和水库科学调度、有效运行提供科学依据，以确保大坝上下游地区的人民生命财产的安全。同时，能充分利用水资源，使水库能充分发挥最大的社会和经济效益。要做好水库的除险加固工程，更新水库电力设施迫在眉睫。水库除险加固必须保证电力供给，所以电气设计尤为重要。

此次电气设计内容包括：新建变电站一座；管理区用电；大坝照明；输水洞、节制闸及退水闸用电；高压架空线路和施工临时用电，防雷保护等。

3　电气设计方案

3.1电气主体布置

考虑库区及管理所用电的实际情况，在管理所旁设置一台变压器。电源从附近距水库约200 m处的10 kV农网系统线路T接，用高压架空线引接至库区变压器高压侧。变压器低压侧设低压屏一面，在低压屏上设双投开关，单刀双投开关一侧接变压器低压侧出线，一侧与备用柴油发电机组相连，以确保馈线能受电于两电源并保证两电源非同期并车。

在管理所旁盖低压配电室及备用柴油发电机组室，两室紧挨（隔墙），低压配电室顶放置库区变压器（相当于变压器台），电源由10 kV线路终端杆引线接至变压器高压侧，变压器低压侧由四根单芯的橡皮绝缘电线作进户线引至低压配电屏。

考虑到工程的整体美观效果，输水洞电源由低压配电屏出线经电缆直埋至大坝，过坝顶穿钢管经过大坝防浪墙上的电缆预留槽至输水洞工作桥，再沿工作桥桥面板下穿钢管至闸室内动力配电箱；由于节制闸和退水闸设置在水库大坝下游的灌渠上，而且离大坝较远，渠顶不方便设置电缆预留槽（孔），所以节制闸和退水闸电源分别由输水洞启闭机室内的动力配电箱采用单芯电线架空引入，在输水洞启闭机旁设出线杆，沿途每隔50 m设一根电杆，分别在节制闸和退水闸室旁各设一根终端杆，电源沿终端杆引下进入节制闸和退水闸室内的动力配电箱；大坝照明配电箱安装在低压配电室内，大坝照明电源由低压配电屏出线经电缆暗敷到大坝照明箱，照明电缆由大坝照明配电箱穿管引出，沿工作桥面板下方穿钢管进入大坝内侧的电缆预留槽，然后引至各照明灯具。各条电缆在经过溢洪道工作桥时沿桥板下面穿管敷设。

为确保水库汛期闸门的正常启闭及防汛抢险、照明的应急需要，拟选用一台小型柴油发电机组作为备用电源。

3.2变压器容量选择

3.2.1管理区用电

考虑管理区职工住户及办公的用电情况，其视在功率之和约为15 kVA。

3.2.2输水洞、节制闸及退水闸用电

输水洞为单孔闸，选用工作闸门启闭机及检修闸门启闭机各一台，启闭机配套电动机功率为3.00 kW；节制闸和退水闸各选工作闸门启闭机一台，启闭机配套电动机功率均为3.00 kW，考虑工作闸门和检修闸门不可能都同时工作，所以启闭机配套电动机总功率为9.00 kW；另有三个启闭机闸室内、外照明约有1.00 kW。

考虑到三扇闸门不可能同时工作，一般都是两扇同时工作，所以输水洞、节制闸及退水闸正常用电功率之和约为7.00 kW。

3.2.3大坝照明用电

大坝照明共用15根杆，每根杆照明灯具功率为2×250 W，所以大坝照明功率为7.50 kW。

3.2.4施工临时用电

考虑工程施工期无大型用电设备，其视在功率之和约为15 kVA。

上述四种用电分为工程施工期用电和工程竣工后水库运行期用电。工程施工期用电即管理区用电和施工临时用电，拟选用变压器容量为30 kVA；工程竣工后水库运行期用电即管理区用电、大坝照明、输水洞、节制闸及退水闸用电，拟选用变压器容量为50 kVA。考虑到各电气设备用电的同时系数较小，所以选用一台容量为30 kVA的变压器作为库区用电。

3.3主要输电线路选择

3.3.1高压架空线路设计

高压架空线路由管理所附近的10 kV农网系统引入，接入点至变压器高压线经过区域属非居民区。根据当地电业部门要求使用架空线路导线允许的最小截面，选用钢芯铝绞线作为高压架空线。

3.3.2输水洞电气设计

考虑工程美观及防止输电线被盗，低压馈线屏出线去输水洞的输电线采用电力电缆直埋敷设进入大坝防浪墙上的电缆预留孔至输水洞工作桥，沿工作桥桥面板下穿钢管至动力配电箱；由于节制闸和退水闸设置在水库大坝下游的灌渠上，而且离低压配电室较远，相对离输水洞较近，为了节省投资，节制闸和退水闸电源分别从输水洞启闭机室内的动力配电箱引接，且渠顶不方便设置电缆预留槽（孔），所以采用架空电线引入。根据输水洞、节制闸与退水闸用电设备正常工作最大功率之和，考虑输电线路输送距离，选用电力电缆型号。

输水洞闸门、节制闸闸门及退水闸闸门均进行可视化远程控制系统的建设，不仅实现闸门现地、远程自动控制，而且能通过视频进行联动，实时查看闸门动作情况，确保闸门运行安全；另外通过布置在不同部位带红外功能摄像头（球机、枪机）实现全天候值守，为管理者实时掌握监视部位建筑物安全和财产安全。控制系统设置在水库管理中心控制室。

3.3.3大坝照明电气设计

大坝照明配电箱设置在低压配电室内，电源由低压配电屏直接引入，考虑到输电线路较短，不再另选型号，就采用与管理区输电同一型号的电力电缆，输电线路较短电压损失可忽略不计。大坝照明采用15根杆，每根杆灯功率为2×250 W，采用分片、分相照明。灯具为H0/DG-86-822，杆高6 m，第一、二、三根杆分别布置在大坝内侧的0+000、0+075及0+166处，第十五根杆布置在1+228处，其它灯具分别设置在大坝内侧的35 kV高压杆右侧3 m处，各灯杆均座落在水库大坝内侧防浪墙上，杆基础为钢筋混凝土结构，埋深1.50 m，灯具接线保护接零，灯座基础防雷接地电阻要求实测＜10 Ω，若不满足要求另加接地极。

3.4防雷保护

雷电侵入波防护采用阀式避雷器。

控制室接地采用集中接地装置，屋顶避雷带、变压器中性点工作接地分别独立接地网，其接地电阻≤4 Ω。

输水洞、节制闸及退水闸屋面设避雷带防直击雷（避雷带改为φ10镀锌圆钢）。采用φ10镀锌圆钢引下线至闸墩钢筋，用构筑物中的自然接地体取代，接地电阻≤4 Ω。

低压架空线路由于出线杆及终端杆都低于附近的建筑物（2层楼房），所以不考虑增设避雷设备。

（责任编辑：潘俞静）

TU 85

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1673-8853（2016）06-0085-02

2016-03-07