角木塘水电站厂用电系统设计

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳，550002)

1 电站概况

角木塘水电站位于芙蓉江干流下游河段，地处贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县境内忠信镇联江村放牛坪，为芙蓉江水电梯级开发中的第10级，上衔官庄电站，下接浩口电站。该电站为河床式电站，距上游的官庄水电站厂址约17.7km，距下游的浩口电站约20km，工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等。角木塘水电站总装机容量为70MW，选用2台轴流转浆水轮发电机，单机容量为35MW，年利用小时数为3480h，年发电量2.436亿kW·h。

角木塘水电站电气主接线：两台主变压器，采用发电机—变压器组的单元接线，两台厂用变压器各自接在发电机出口母线上，两变压器之间采用暗备用方式。

2 厂用电系统的特点

2.1 厂用电设计原则

(1)角木塘两台机组厂用电系统相互独立，但又互为备用；一台机组的故障停运或其辅机的电气故障不影响另一台机组的正常运行，并能在短时间内恢复本机组的运行；

(2)厂用变压器的选择满足各种运行方式下的厂用电负荷需要，并保证供电的可靠安全。

2.2 厂用电范围及电压等级

本电站厂用电系统供电范围包括：

(1)厂房：主厂房、副厂房、安装间、尾水、水轮机层、蜗壳层、升压站；

(2)坝区：取水口、坝顶溢洪道；

(3)其它：厂内道路等。

根据厂用电的负荷大小及水电站厂区及坝区的负荷分布情况，厂内负荷较集中，均在0.4kV供电范围内，采用0.4一级电压供电。厂用电供电方式采用机组自用电与全厂公用电共用电源变压器的混合供电方式。

2.3 厂用电源引接方式及接线

厂用电源由3个独立电源供给。1#、2#厂用电源分别从1#机和2#机发电机母线上引接，设置两台干式变压器，两变压器之间采用暗备用方式。正常情况下1#厂用变压器向0.4kVⅠ段母线供电，2#厂用变压器向0.4kVⅡ段母线供电；全厂停机时，可从110kV系统通过主变压器倒送电。

厂用0.4kV母线采用单母线分段接线，设0.4kV母线分段开关，同时采用厂用电备用电源自动投入装置，保证厂用电的正常运行。

(1)备用电源自动投入装置的要求：

①工作母线由于任何原因失去电源后，备用电源自动投入装置都应工作；

②工作电源未断开前，备用电源不应投入；

③备用电源自动投入装置的最大动作时限应保证自起动电动机不致中断运行。

(2)备用电源自动投入装置的动作方式：

正常情况下QF1(一段母线电源断路器)与QF2(二段母线电源断路器)分别给两段母线供电，QF3(分断母线断路器)和QF4(坝区柴油发电机断路器)处于断开状态；当QF1和QF2中任意一回失电断开时，QF3投入，由其中带电的回路给整个厂用低压设备供电；当QF1和QF2均失电的情况下，QF4自动投入给坝区和厂区供电，同时闭锁QF1和QF2防止来电时QF1和QF2合闸，保证供电回路安全。

表1 厂用电负荷统计(机组自用电及公用电)

2.4 坝区供电

由于厂房为坝后式布置方式，距坝区用电负荷很近，因此，坝区用电设备电源考虑从电站厂用电系统0.4kVⅠ、Ⅱ段母线供电；另设置一台柴油发电机作为坝区的保安电源(即第三电源)。

3 主要电气设备的选择

3.1 厂用电最大负荷计算

厂用电最大负荷计算原则：

(1)经常连续及经常短时运行的负荷均应计算；

(2)经常断续运行负荷应考虑同时率后计入；

(3)不经常连续及不经常短时运行的负荷应按设备组合运行情况计算，但不计仅在事故情况下运行的负荷；

(4)不经常继续运行的负荷，仅计入在机组(泵组)检修时经常使用的负荷；

(5)互为备用的电动机，只计入参加运行的部分；由不同电源供电，在计算该电源最大负荷，应分别计算。

本电站厂用电最大负荷采用负荷统计法，不同状态下机组自用电和全厂公用电负荷统计详见表1。

根据厂用电最大负荷计算：

式中：Sjg——厂用电最大负荷，kVA；

KV——厂用电系统网损率，取1.05；

Kfg——全厂公用电负荷率，取0.72-0.74；

Ktg——全厂公用电同时率，取0.73；

Kfz——机组自用电负荷率，取0.7；

Ktz——机组自用电同时率，取0.77；

∑Pg——最大负荷运行的全厂公用负荷额定有功功率的总和，kW；

∑Qg——最大负荷运行的全厂公用负荷额定无功功率的总和，kVar；

∑Pz——最大负荷运行的全厂自用负荷额定有功功率的总和，kW；

∑Qz——最大负荷运行的全厂自用负荷额定无功功率的总和，kVar。

根据上式(1)计算得厂用电最大负荷Sjg=519.3kVA，选用两台630kVA变压器可满足要求。

3.2 厂用变压器型式及布置

为运行管理方便，同时方便变压器与低压柜的连接，角木塘水电站工程两台厂用变压器均布置在厂房低压配电室内，与厂用0.4kV低压柜并排放置；变压器采用三相双线圈干式变压器，额定容630kVA、额定电压10.5±2×2.5%/0.4kV、联接组别为Dyn11。变压器本体加外壳10kV、400V侧引出线分别与高低压柜连接，其中高压侧采用电缆连接，低压侧采用低压母线槽侧面与低压柜连接；厂用变压器低压侧采用上进线方式。

3.3 低压配电柜

厂用低压配电柜采用抽屉式开关柜；其中两台变压器低压侧进线柜断路器及母联断路器采用框架式断路器，其余馈线采用塑壳断路器。

框架式断路器应配置电动操作机构和手动操作机构，并具有通讯、远方操作及自动储能功能，操作电源为直流220V。塑壳断路器为手动操作机构。

框架式断路器应具有过流、长延时、零序过流及分励脱扣器等保护功能，塑壳断路器应具有瞬时短路保护及过载保护等控制单元，动作电流要求现场可调。

4 结语

角木塘水电站已于2018年正式发电投产，厂用电运行良好。本电站厂用电接线采用两台厂用变压器各自接在发电机出口母线上，厂用0.4kV母线采用单母线分段接线，两台厂变接在不同的两段母线上，同时两变压器之间采用暗备用方式，通过厂用电备用电源自动投入装置和分断母联开关很好地保证供电的安全性、可靠性和连续性，满足电站的运行要求。