水利水电工程大坝枢纽配电设计问题的探讨

张广辉

摘要：针对水利水电工程大坝枢纽配电系统设计中遇到的几个常见问题进行了探讨，从负荷等级的确定、主接线形式的选择和系统接地问题几个方面进行了分析并提出了相应的建议。

关键词：负荷等级 主接线 系统接地

水利水电工程设计中泄洪系统启闭机属于一级负荷中特别重要的负荷，泄洪启闭机供电电源在泄洪时一旦故障将造成人员伤亡和重大的经济损失，因此 大坝枢纽区配电设计应根据泄水建筑物的泄水方式的不用予以不同的考虑。对于不设泄洪闸门的系统，本文不再阐述，本文主要针对有泄洪闸门的枢纽配电系统设计校核和审查中遇到的几个问题进行探讨。

1 负荷等级的确定

确定负荷等级是确定供电方案的前提，水利水电工程中合理确定负荷等级对工程投运后配电系统可以安全可靠运行至关重要。水利水电工程泄洪系统供电一旦故障，大型水利水电工程影响范围和造成的后果都很严重，而中型水利水电工程影响范围和造成的后果也很严重，小型项目造成后果相对较小，因此，根据规范[1]要求，大型项目泄洪系统负荷应确定为一级负荷中特别重要的负荷、中型项目泄洪系统负荷确定为一级负荷、小型项目根据实际情况确定为二级负荷或三级负荷。

对于一级负荷，应按双重电源供电设计。水利水电项目多为偏远地区，农村电网相对薄弱，很多工程所在地附近虽然有两回公网线路通过，但是其均由同一变电站的一段母线引出或该变电站不能满足N-1要求，一些项目设计时采用两回10kV线路作为电源，实际上并不能满足双重电源供电要求，仅仅做到了双回路供电，以上问题需要引起设计人员的重视。基于我省的特殊情况，建议设计中一级负荷采用一回电源由附近10kV公网引接，另一回电源由电站（泵站）10kV厂用母线引接（如果需要时），再设一台柴油发电机组作为保安电源的设计方式更加可靠。

2 主接线方式的选择

主接线是电气设计的首要部分，也是构成坝区配电系统的重要环节。主接线的确定对坝区供电系统运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对柴油发电机等设备的选择、布置、继保和控制方式影响较大。

设计校审过程中发现由于很多中小型工程坝区远离主厂房，坝区负荷数量都较少，负荷基本为低压负荷，因此高压侧可根据工程实际情况采用简单接线方式。

坝区配电系统采用一回市电作为主供电源加一套柴油发电机组作为保安电源的配电方式，市电采用10kV电压等级由附近电网引进，低压侧接线方式采用单母线，进线柜配置双电源自动投切装置，以SZQ水库工程为例，其采用市电和柴油机通过自动切换装置接入单母线具有结构简单、所需设备少等特点，但是将取水等引水（取水）系统工作闸门和事故闸门均接入了保安电源，势必增加柴油发电机组的容量，同时由于设备数量增加，会增大系统的故障率，因此，建议低压侧采用单母线分段接线方式，保安电源母线仅接入泄洪系统设备，其余设备均不接入该母线段。

3 系统接地问题

中性点接地方式直接影响系统的绝缘水平、供电可靠性、连续性和运行的安全性，以及供电系统对通信、继保设备的干扰。该处探讨的是变压器和柴油发电机组中性点接地位置的问题。经常遇到设计人员根据《水力发电厂厂用电设计规范》，变压器和发电机中性点引出后就地进行了直接接地，如图1所示。根据《低压电气装置 第1部分：基本原则、一般特性评估和定义》（GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1：2005）规定，“对于具有多个电源的TN系统，在设计不适当的情况下，一些工作电流就可能通过不期望的路径流通。这些电流可能引起：火灾;腐蚀;电磁干扰”。图1所示的双电源供电的TN配电系统中，正常情况下由变压器供电，粗虚线为N线电流的路径。可以看出，N线电流除经由N线返回变压器中性点外，还通过PE线、柴油发电机接地线及土壤中的管道等返回变压器中性点，产生杂散电流，造成杂散干扰[4]。

图2为接地示意图，N线电流按照预期的路径流回变压器中性点，有效降低了杂散电流对土壤中导体的腐蚀和对周围设备的杂散干扰。

对于大中型水利水电工程，坝区配电室内设置有测量、控制、保护、通信等设备，防止杂散电磁干扰显得更加重要。

4 结论

随着水利水电工程建设的增多，人们对枢纽设计的安全、可靠性越来越重视，坝区枢纽配电设计作为整个工程不可分割的一部分，对工程投运后的可靠性和安全性至关重要，特别是对泄洪系统有配电要求时，更应引起设计的足够重视。本文对坝区枢纽配电系统设计存在的几个常见问题进行了初步探讨，没有进一步展开，希望能够抛砖引玉，引起大家更广泛、更细致的讨论。

[1] 中国机械工业联合会.GB 50052-2009 供配电系统设計规范[S].中国计划出版社，2010

[2] 水利水电规划设计总院.NB/T 35044-2014 水力发电厂厂用电设计规程[S].中国电力出版社，2014

[3] 中机中电设计研究院.GB/T 16895.1-2008/IEC 60364-1：2005 低压电气装置 第1部分：基本原则、一般特性评估和定义[S].中国标准出版社，2008

[4] 王厚余.再论变电所的接地和杂散电流[J].建筑电气，2011，30（3）：3-6

Discussion On Power Distribution Design of Dam of Hydropower Engineering

Zhang Guanghui

（PowerChina Guiyang Engineering Corporation Limited，

Guiyang 550081， Guizhou， China）

Abstract： Several common problems encountered in the design of power distribution system of dam of hydropower engineering are discussed. from the determination of load level， the main wiring design， the choice of diesel-generator set and system grounding problem from several aspects are analyzed and corresponding suggestions are put forward.

Key words： load level， main wiring design， diesel-generator set