关于水利枢纽工程供配电系统方案设计的思考

张慧媛

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550000)

水利枢纽工程供配电系统作为整个水利工程的重要部分之一，承担着使工程内各种电气设备正常运转、保证整个工程安全平稳运行，并实现其水利功能的作用。这就使得在施工前方案规划阶段对于供配电系统的设计尤为重要。在当前的一些水利枢纽工程中，对于供配电系统的设计有时完全凭借经验及数据计算，没有科学、系统性地总结工作经验形成一套理论，同时也没有结合工程区域内的相关特点，容易造成设计失误，影响电气系统使用，进而影响整个工程正常功能的发挥，甚至对工程本身的质量都造成较大影响。本文主要通过对不同水利枢纽工程以负荷等级作为分级标准对供电电源选择及系统方案进行总结，以期实现形成科学理论。

1　水利枢纽工程用电负荷确定

1.1　大型水利枢纽工程用电设备负荷等级

大型水利枢纽具有十分重要的地位，一旦发生事故，将会波及较大范围内个人及企业的人身及财产安全，甚至产生极为恶劣的影响。所以，大I型或大II型水利枢纽工程的用电负荷等级应均为一级负荷。在这些大型水利枢纽工程中，有些部分应在一级负荷要求上，对此提出更高要求，其中包括：泄洪设施、应急照明、水情监测系统电源、视频监控系统电源、闸门计算机监控系统电源，防洪指挥工作电源等[1]。

1.2　中型水利枢纽工程用电设备等级

中型水利枢纽作用仍十分关键，一旦出现事故，会对较大范围内的个人及企业的人身及财产安全产生较严重的影响。所以，应将中型水利枢纽工程用电负荷确定为二级负荷。其中，对于大坝防洪能力要求高，下游有较多居民和较重要厂矿区的中型水利枢纽，应将用电设备等级定为一级负荷。而对于中型水利枢纽的泄洪设施，由于其肩负着防洪、通信、照明、监控、水情监测等设备的供电，所以也应将其确定为二级负荷，而对于其他设备，可确定为三级负荷。

1.3　小型水利枢纽工程用电设备等级

小型水利枢纽在水利系统中也起着一定的作用，一旦出现事故，也会对一定范围内的个人及企业产生一定的影响。所以，对于小I水利枢纽，如果其下游有较大城市、村镇、厂矿，及其他对生产生活作用较为重要的设施，则应将泄洪设施、应急照明等设备的用电负荷确定为二级负荷，其他可确定为三级负荷。对于小II水利枢纽，可全部确定为三级负荷。

2　不同负荷等级供电电源

2.1　一级负荷供电电源

按照规定，一级负荷供电电源的电源点可以选择在电网中两个电源联系不明显或者电气距离较远的点。但在实际操作中，这两种情况都是不易寻找的。

(1)电源电气联系不明显。该点可以用如下的办法确定：如果两个变电站的母线分别接入10 kV电源，但在正常情况下，这两个变电站的上级变电站互相没有线路连通，满足此种情况可以把这两个电源看作电气联系较弱。

(2)电气距离较远的点。在上一种情况中，如果两个变电站的上级变电站互相有线路连通，当其连接距离>100 km时，且两个35 kV变电站与上级间连接距离分别>30 km，则经过计算可以得出，两个电源电气距离>100+30+30=160 km时，可看作这两点电气距离较远。

2.2　二级负荷供电电源

二级负荷供电电源主要分为以下两种：

(1)两回线路供电。两回线路供电与传统的双重电源供电不同，其两个电源不需互相独立。在实际的一些中小型水利工程中，常用供电方式的电源由一条电屏低压馈线和一条柴油发电机直馈线组成，其优点是可靠性较有保证，且经济成本在可控范围。在一些中小水利工程中，还通常设立坝后电站，其作用是可以通过电站自发电满足工程自身所需电能。同时，在电站发电停止时，也可以通过与之连接的电网反过来送电来满足工程所需。

(2)一回6 kV或以上的架空线路供电。此种方法主要应用于系统负荷不大或当地供电条件较为不便的系统，此种方法就是直接从附近的变电站或开闭所引入6 kV及以上母线来作为电源。需要注意的是，此种方法必须采用架空线路连接，不得采取电缆等方式。

3　不同负荷等级水利枢纽工程供配电方案设计

3.1　一级负荷供配电系统方案

一级负荷供配电系统设计方案主要有如下两种：

(1)单母线断路器分段。此种方法中，10 kV供电系统及0.4 kV配电系统接线均采用单母线断路器分段方式，同时在0.4 kV线路设立应急电源。

(2)单母线接线。此种方法中，10 kV供电系统采用单母线接线，而0.4 kV仍采用单母线断路器分段接线并设立应急电源。

3.2　二级负荷供配电系统方案

二级负荷供配电系统设计方案主要可采用以下三种：

(1)两条10 kV线路供电。此种方法的接线与一级负荷接线方法完全相同，仅对于供电电源的要求不同。

(2)一回10 kV专用架空线路供电。此种方法中10 kV供电线路采用线路与变压器组相连接的方式，0.4 kV配电系统采用单母线接线。

(3)一回10 kV线路T型接线，柴油发电机组供电。此种方法中，10 kV供电线路采取与邻近同电压等级线路T型接线，系统内仍采用线路与变压器组相连接的方式，0.4 kV配电线路采用柴油机直接馈电的接线形式仍使用单母线断路器分段接线。回接坝后电站，柴油发电机组供电，此种方法通常应用于设有坝后电站的水利枢纽工程，其方法是，供电系统采用两回0.4 kV低压馈线，而配电系统仍采用单母线分段接线。此种接线方式由于电压等级较低，所以具有用线经济、输电安全、供电可靠的特点。

3.3　三级负荷供配电系统方案

以10 kV电源为例，10 kV供电系统仍采用线路与变压器组相连接的方式，0.4 kV配电系统仍采用单母线接线。

4　水利枢纽工程供配电系统设计的几点规则

(1)遵守国家法律规范，行业标准，职业规范，对国家的相关政策方针坚决执行。充分保证人身及供电设备安全，供电性能可靠，供电质量符合要求，资金投入合理。从全局考虑，统筹兼顾，要有一定长远眼光，要充分将负荷类别、电能耗用量、工程特殊性、当地供电方式等考虑进设计规划中，使方案科学合理。依据负荷等级，当地供电情况适当选择供电电源。泄洪设备在用电时，应设置以柴油发电机组为供电的应急备用电源[2]。

(2)应急备用电源用于一级负荷时，由两个独立电源提供电能；用于二级负荷时，由两回路线路或一回路架空线路供电。应急电源与正常工作电源间可采用机械或电气连锁的方式转换。当两路电源与两台主变压器分别相连时，若两电源同时供电，两台变压器分别运行；若只有一电源供电，两台变压器则并联运行[3]。当两回供电线路同时工作或一条工作一条备用时，如果其中一条突然停止工作，另一条也需满足各种负荷的用电需求。配电变压器采用三相接线，其接线组别应选用D，yn11。

5　结　论

本文所述的相关理论方案是通过分析相关水利电气知识，结合多个工程总结而成的，但在应用过程中不应拘泥于此，还应结合当地情况对理论方案作出适当的调整，以适应工程要求，使工程实现其预期功能。但同时，应遵守相关水利工程电气设计规则，以免对工程本身的正常使用及工程安全造成不利影响。

参考文献：

[1]周安伟.水利枢纽工程供配电系统方案设计探讨[J].水利规划与设计,2017(1):132-137.

[2]程瑞奇.九龙江北溪水闸枢纽供配电系统改造技术设计[J]. 水利水电快报, 2006, 27(6):22-25.

[3]郑守仁,刘宁. 水利枢纽工程质量标准及监控[M].北京：中国水利水电出版社, 2000.