绩溪电站柴油发电机容量选型设计

范传青 李立秋 胡 磊

(安徽绩溪抽水蓄能有限公司，安徽 绩溪 245300)

0 引言

绩溪电站是一个纯抽水蓄能电站，由于前期施工电源为单电源进线，考虑到前期施工用电的可靠性，同时考虑今后电站建成后满足相关机组启动、渗漏排水、消防安全等用电负荷，遂考虑基建期设置柴油发电机作为备用电源，施工结束后转为永久运行设备。

1 柴油发电机简述

根据DL/T 5164—2002水力发电厂厂用电设计规程第5.1.5款规定：“对担任系统峰荷、经常全厂停机的特别重要的大型水电厂或抽水蓄能电厂，如有可能与系统失去联系，又无其他可靠的厂用电外来电源，致使机组无法启动，影响大坝度汛安全或厂房可能被淹及人身或设备安全时，经技术经济比较论证，可设置柴油发电机组或逆变电源装置作应急电源(包括黑启动电源)”，及NB/T 35044—2014水力发电厂厂用电设计规程第3.1.2款规定：“除了工作电源间相互备用和系统倒送电外，大、中型水电厂还应设置厂用电备用电源。厂用电备用电源的引接方式包括：1)从水电厂高压联络(自耦)变压器的第三绕组引接；2)从地区电网或保留的施工变电站(由地区网络供电的)引接；3)从临近水电厂引接；4)从水电厂的升高电压侧母线引接(主要用于高压母线电压等级为110 kV及以下)；5)柴油发电机组”。本电站是一个纯抽水蓄能电站，虽然按保留施工电源作为厂用电的备用电源，但其为地区电源，可靠性无法保证，遂考虑备用电源通过柴油发电机来供电。

2 供电范围

柴油发电机组供电范围包括相关机组启动、渗漏排水、消防安全等用电负荷。

3 运行方式

柴油发电机机组选择高压柴油发电机，主要供厂用电系统的备用母线段。

4 负荷统计

机组启动负荷见表1。

渗漏排水负荷见表2。

消防安全负荷见表3。

5 柴油发电机容量选择

在柴油发电机容量选型中，渗漏排水泵选型未考虑压力钢管旁通管阀门破损、技术供水管破裂等极端情况，容量仅按照岩壁渗水和机电设备排水设计。渗漏集水井内渗漏排水泵工作水位距离报警水位约70 m3，按照415 m3/h进水量计，约10 min充满，2台渗漏排水泵的排水量大于415 m3/h。因此柴油发电机容量按满足2台渗漏排水泵容量+消防负荷的要求进行选择，同时按1台运行，1台启动的方式进行校核。

表1 机组启动负荷

表2 渗漏排水负荷

对于电动机正常运行状态功率因素cosφD=0.8，效率ηD=0.8计；按起动状态cosφDQ=0.4，起动电流倍数考虑电子软起动，按2.2倍计，见表4。

对于消防负荷，按功率因数cosφj=0.8，效率ηD=0.9计。

1)根据《电力工程电气设计手册》柴油发电机容量选择及电压降计算公式计算长期连续运行所需要的容量：

2台渗漏排水泵容量+消防负荷：

K1tgφ=K2tgφ1.25×tgcos-10.8=0.937 5。

pc=1.25∑PD+1.25∑PJ=

1.25×(280×2+264)=1 030 kW。

Qc=0.937 5∑PD+0.937 5∑PJ=

0.937 5×(280×2+264)=772.5 kvar。

其中，K1为电动机正常运行时的功率因素；K2为电动机正常运行时的效率；Sc,pc,Qc分别为长期连续运行负载的视在功率,kVA，有功功率,kW，无功功率,kvar；∑PD为连续运行的电动机额定功率之和，kW；∑PJ为连续运行静止负荷之和，kW。

表3 消防安全负荷

表4 计算用参数表

2)计算电动机起动所需容量(电动机采用软起动)。

考虑1台渗漏排水泵启动，1台水泵运行+消防负荷：

Pzq=1.375×280×1+1.25×280×1+1.25×264=1 065 kW。

Qc=3.15×280×1+0.937 5×280×1+0.937 5×264=1 392 kW。

其中，K3为当机组运行在非标准大气状况时，柴油机的功率修正系数。在工程中，可近似按海拔每增高1 000 m，柴油机功率下降10%计算；Pzq为成组起动负荷，kW；Szq为成组起动负荷容量，kVA；Qc为成组起动负荷容量，kVA。

3)根据以上计算，选择1 600 kW柴油发电机组，cosφ=0.8。

Pfe=1 600>pc=1 030 kW。

Qfe=1 200>Qc=772.5 kW。

其中，Sfe为柴油发电机组的额定视在功率，kVA；Pfe为柴油发电机组的额定有功功率，kW；Qfe为柴油发电机组的额定无功功率，kvar；Sc为柴油发电机组的额定视在功率，kVA。

按短时过载能力校验:

其中，SQM为成组起动或自启动时负荷的最大值，kVA；KGF为发电机短时过负荷系数，KGF取1.5。

所以选用1 600 kW的柴油机能满足短时过载能力。

进行自启动电压校验:

其中：

满足电动机自启动时母线最低电压不得低于额定电压的75%的要求。因此，绩溪电站选用1 600 kW的柴油发电机组。

6 结语

根据以上计算过程，绩溪公司采用的柴油发电机组容量为1 600 kW，既考虑了施工阶段的备用电源要求，同时也满足了今后机组黑启动和事故备用的要求。

参考文献:

[1] NB/T 35044—2014,水力发电厂厂用电设计规程[S].

[2] DL/T 5164—2002,水力发电厂厂用电设计规程[S].

[3] 工业与民用配电设计手册[Z].

[4] 水电站机电设计手册电气一次[Z].