马马崖一级水电站电气接线及设备选型设计

陈丹燕，刘 涛，王 勇

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081)

1 工程概况

马马崖一级水电站位于北盘江中下游，总装机容量558 MW，多年平均发电量为15.14亿kW·h，水库总库容1.722亿m3，正常蓄水位以下库容1.365亿m3，调节库容0.307亿m3，具有日调节性能。开发任务是以发电为主，航运次之。

2 接入系统

根据接入系统资料：马马崖一级水电站以220 kV一级电压接入系统，出2回至白蜡220 kV变电所，新建线路长约2×41 km，导线截面2×240 mm2。为保证电站电力可靠送出，同时新建白蜡变～金州500 kV变电站第二回220 kV线路，新建线路长度约60.5 km，导线截面2×300 mm2。白蜡220 kV变电站扩建至马马崖一级220 kV出线间隔2个，至金州500 kV变电站220 kV出线间隔1个；金州500 kV变电站扩建至白蜡220 kV出线间隔1个。

3 电气主接线

3.1 电气主接线方案

电站装机容量(3×180+1×18)MW，根据电站的动能特性、单机容量、台数、电站接入系统电压等级与回路数以及电站在系统中的地位，经电气主接线方案技术经济比较及规划总院审查，电站电气主接线方案如下：

发电机电压侧采用发电机—变压器组单元接线，发电机出口装设发电机断路器。发电机中性点采用消弧线圈接地方式，消弧线圈按过补偿方式运行，主变压器中性点为经隔离开关接地方式。220 kV出线侧为三进两出，采用双母线接线。按系统审查意见要求，站内预留1个出线间隔，在布置场地上亦留有相应的空间。

生态机组以13.8 kV接入1号发电机电压母线，生态机组升压变压器布置在1号主变右侧。

220 kV配电装置采用SF6全封闭组合电器，接线可靠性较高、扩建方便、运行灵活，任意一台断路器检修不影响对电力系统的连续供电，满足电站调峰和适应电力系统各种运行方式的要求(见图1)。

3.2 厂用电接线

电站厂用电采用公用电与自用电混合的供电方式，且采用10 kV和0.4 kV两级电压供电。全厂共设置3组高压厂用变、3台公自用变压器、2台照明变和2台坝区变压器，所有厂用变均选用非晶合金变压器。经技术经济比较，每台高压厂用变的容量按3×1 000 kVA设置，3台公自用变容量按2 000 kVA设置，2台照明变选用有载调压变压器，其容量按200 kVA设置，2台坝区变容量按800 kVA设置。

图1电气主接线示意

从3台大机组机端母线上各接1台高压厂用变压器，组成10 kVⅠ段、Ⅱ段、Ⅲ段共3段母线，从施工变电所引来的10 kV外来电源接至第Ⅳ段母线上。4段母线之间均设有母联开关，母联开关设有备用电源自投装置。外来电源与取自机组的厂用电源之间也设有备自投装置。

公自用0.4 kV厂用电系统、照明供电系统和坝区0.4 kV配电系统均采用单母线分段接线，两段母线之间设置备用电源自投装置。另外，为了确保大坝安全，在坝区设置800 kW柴油发电机组，作为大坝保安及黑启动备用电源。

从小机组机端母线上引接1台厂用变压器至10.5 kVⅣ段 4SM作为全厂厂用电备用电源。2台照明变电源分别从10 kV Ⅰ段、Ⅲ段母线引至，3台厂内公/自用电及中控楼厂用电变压器电源分别从10 kVⅠ段、Ⅱ段、Ⅲ段母线引至。从10.5 kVⅡ段 2SM、10.5 kVⅣ段 4SM各引接一回电源组成10.5 kV VI段 6SM、10.5 kV VI段 7SM坝区用电母线，两段母线之间设有母联开关。2台400 V坝区用电变压器电源分别从10.5 kV VI、10.5 kV VI段两母线引至(见图2)。

图2厂用电接线示意

4 主要电气设备选择

4.1 水轮发电机

电站装设3台180 MW的三相、立轴、半伞式、空冷、同步发电机。水轮发电机型号为SF180—48/12800，额定容量180 MW/205.7 MVA，额定电压13.8 kV，额定电流8 605.8 A，额定频率50 Hz，功率因数cosφ=0.875(滞后)，发电机效率≮98%，中性点接地方式为经消弧线圈接地。

4.2 主变压器

电站主变压器额定容量210 MVA，额定电压242±2×2.5%/13.8 kV，调压方式为高压侧无载调压，额定频率50 Hz，空载电流0.1%，阻抗电压14%～16%，连接组别为YNd11，极性为负极性，中性点接地方式为经隔离开关直接接地。

4.3 220kV GIS

220kV GIS 额定电压252 kV，额定电流3 150 A，额定峰值耐受电流125 kA，额定短时耐受电流及其额定持续时间50 kA(3 s)，额定雷电冲击耐受电压(峰值)1 050 kV，相对地、相间950 kV，断口1 050 kV；额定1 min工频耐受电压(有效值)460 kV，相对地、相间395 kV，断口460 kV。

5 电气设备布置

厂房布置在左岸岸边地下，由主厂房洞室和主变洞室组成，通过交通洞及母线洞相互连接。水轮发电机组布置在主厂房洞室内，主变压器在主变洞室内，分上下两层布置，电气副厂房共4层(包括电缆夹层)。励磁变、高压厂变、发电机出口断路器、负荷开关柜、10 kV高压开关柜、13.8/10 kV高压厂变相应地布置在EL511.80 m高程1、2、3号母线洞内。0.4 kV低压配电盘及10/0.4 kV厂用变布置在右端副厂房(EL521.00 m高程)；220 kV GIS开关站及出线设备布置在中控楼右端GIS室(EL605.00 m高程)。

电站坝区与厂房相距较远，设置坝区变电站。为保证供电可靠，设10 kV变压器2台。同时，设置1台800 kW柴油发电机组作为大坝的保安备用电源。坝区变电站内设有：10 kV开关柜与变压器室、0.4 kV开关柜与二次屏室、柴油发电机室、储油室、值班室等。

6 结 语

本工程设计中，充分考虑工程特点及其在电网中的作用，经过详细技术经济比较选定电气主接线方案、厂用电接线方案，经过详细计算选择电气设备，并进行布置，得到了评审专家的认可。