电排站双回路供电电源改造提升实践

闫培龙

（梅州市梅州大堤管理处，广东 梅州 514000）

1 项目背景

梅州大堤南堤全长12.11km，设五座电排站。七孔闸电排站是梅州大堤南堤一座防洪、排涝电排工程。

该站始建于1974年，电排站采用闸站结合的方式，电排站装机容量为4×155kW，设计流量为4×2.31m3/s，设计扬程为4.49 m。该电排站进行过一次扩容改造，扩容后电排站的排涝标准按10a一遇24暴雨1天排干改造，装机选取3×560 kW，采用1600ZDB-70潜水电泵机组，配备YQGN990-20电动机，单机排水流量为6.67 m3/s,扩容后电排站总装机容量为4×155+3×560=2300kW。

2 供电系统优化目标

本工程主要对七孔闸电排站进行增设双回路供电电源工程优化改造。保证在其中一根电缆损坏不能正常工作的情况下采用另一根电缆进行，不至于停电。设计范围从初步供电方案的备供电源T接点至电排站的10kV开关柜止，包括高压系统接入方式、系统主接线、设备平面布置等，包括将原主供电缆引入配电室并接至进线柜。主要建设内容包括：拆除原有高压柜4面、新装高压柜6面、敷设YJV22-8.7/15-3×150电缆300m、敷设YJV22-8.7/15-3×70电缆15m。、搭设脚手架80m2。

七孔闸电排站：从主供电源110kV江南变电站10kV新中东线538七孔闸支线#03塔T接点敷设高压交联电缆YJV22-8.7/15-3×150 150m至10kV进线柜；从备供电源110kV马鞍山变电站10kV马江线F26七孔闸排涝侧公用电缆分接箱Z3 T接点敷设高压交联电缆YJV22-8.7/15-3×150 60m至10kV进线柜。该电排站现有10kV开关柜比较老化，动作不灵敏，且该型号开关柜已停止生产，维修困难，需予以更换，新装高压断路器柜6面[1]。

3 改造方案分析

3.1 供电电源及计量

本着应考虑符合市政现状与规划，减少施工的停电转接时间的建设原则，设计供电电源配置如下：

10kV电源主供T接110kV江南变电站10kV新中东线538七孔闸支线#03塔；10kV电源备供T接110kV马鞍山变电站10kV马江线F26七孔闸排涝侧公用电缆分接箱Z3；用YJV22-8.7/15-3×150电缆从10kV新中东线538七孔闸支线#03塔引至#1配电房新增高压柜G1；用YJV22-8.7/15-3×150电缆从10kV马江线F26七孔闸排涝侧公用电缆分接箱Z3引至#1配电房新增高压柜G6；用YJV22-8.7/15-3×150电缆从#1配电房新增高压柜G4引至#2配电房原有AH1进线柜。

计量采用高供高计计量方式，10kV主供、备供线路计量点设置用户高压计量柜，PT:10/0.1kV，0.2级；CT：300/5A,0.2S级。表箱内安装由供电部门提供的电子式多功能电能表及负控终端。计量设备应符合南网典型设计要求[2]。

3.2 短路电流计算

3.2.1 10kV新中东线538运行时

1）系统及线路相关参数计算：

系统参数：江南变侧定值:4800A/0S、2000A/0.3S、550A/0.6S。

江南站10kV母线阻抗：大方式为0.23202(有名值为0.255)，小方式为0.51548(有名值为0.5670)。

线路参数为：

a） 江南站至10kV新中东线538七孔闸支线#03塔为电力电缆YJV22-3X300，长度为2km，阻抗Z=2×(0.085+0.081j)=0.17+0.162j。

b） 10kV新中东线538七孔闸支线#03塔至七孔闸电排站为电力电缆YJV22-3X150，长度为90m，阻抗Z=1×(0.347+0.101j)=0.347+0.101j。

变压器参数如下：

800kVA 变压器阻抗：(10.5×10.5/0.8)×0.04=11.02；

100kVA 变压器阻抗：(10.5×10.5/0.1)×0.04=22.02。

2）关于短路电流的计算：

在七孔闸电排站800kVA 变压器低压侧，大方式系统对七孔闸电排站800kVA 变压器低压侧式阻抗为：X=0.255+0.162+0.101+11.02=11.548。七孔闸电排站800kVA 变压器低压侧三相短路电流IK=(10.5/1.732)/11.548=0.525kA=525A。

在七孔闸电排站100kVA 变压器低压侧，大方式系统对七孔闸电排站100kVA 变压器低压侧式阻抗为：X=0.255+0.162+0.101+22.02=22.548；七孔闸电排站100kVA 变压器低压侧三相短路电流IK=(10.5/1.732)/22.548=0.269kA=269A；在10kV侧，小方式系统对七孔闸电排站10KV侧阻抗为：

Z=(0.17+0.347）+(0.5670+0.162+0.101)j=0.517+0.83j；

|Z|=√（0.5172+0.832）=0.97。

七孔闸电排站10KV侧两相短路电流IK=0.866×(10.5/1.732)/0.97=5.412KA=5412A。

3）定值计算：

800kVA变 压 器 柜：CT:75/5A，Ie= Ie=800/(10.5×1.732)=44A。

a） 速断：

躲变低侧三相短路电流：

Idz=1.4×Ik=1.4*525A=735A。

躲主变励磁涌流 ：Idz=5*Ie=5*22=110A。

取值为一次值735A，.二次值91.87A，时限S=0秒。

b）过流：Idz=4×Ie= 4×22A=88A，二次值11A，时限S=0.3秒。

c）过负荷发信：Idz=1.2×Ie=1.2X22=26.4A，二次值3.3A，时限S=20秒。

100kVA变压器柜：

CT:20/5A，Ie=100/(10.5×1.732)=5.5A。

a） 速断：

躲变低侧三相短路：

Idz=1.4×Ik=1.4×269A=378A

躲主变励磁涌流：Idz=5×Ie=5×11=55A

取值为一次值378A，二次值94.1A，时限S=0秒。

b）过流：Idz=4×Ie= 4×11A=44A，二次值为11A，时限S=0.3秒。

c）过负荷发信：Idz=1.2×Ie=1.2×11=13.2A，二次值3.3A，时限S=20秒。

3.2.2 10kV马江线F26运行时

1）参数计算：

系统参数为马鞍山变侧定值:5400A/0S，2700A/0.3S，600A/0.6S。马鞍山站10kV母线阻抗:大方式为0.19681(有名值为0.216),小方式为0.40443(有名值为0.445)。

线路参数为马鞍山变电站10kV马江线F26七孔闸排涝侧公用电缆分接箱Z3为电力电缆YJV22-3X300，长度为2km，阻抗Z=2×(0.085+0.081j)=0.17+0.162j；马江线F26七孔闸排涝侧公用电缆分接箱Z3至七孔闸电排站为电力电缆YJV22-3X70,长度为0.32km，阻抗Z=0.32×(0.347+0.101j)=0.111+0.032j。

800kVA变压器阻抗：

(10.5×10.5/0.4)×0.04=11.02。

100kVA变压器阻抗：

(10.5×10.5/0.2)×0.04=22.02。

2）短路电流计算：

七孔闸电排站800kVA 变压器低压侧的大方式系统对七孔闸电排站800kVA 变压器低压侧式 阻 抗 为：Z=0.216+0.162+0.032+11.02=11.43。七孔闸电排站800kVA变压器低压侧三相短路电流IK=(10.5/1.732)/11.43=530A；七孔闸电排站100kVA变压器低压侧的大方式系统对七孔闸电排站100kVA变压器低压侧式阻抗为：X=0.216+0.162+0.032+22.02=22.43， 七 孔闸电排站100kVA变压器低压侧三相短路电流IK=(10.5/1.732)/22.43=270A；七孔闸电排站10kV侧的小方式系统对七孔闸电排站10kV阻抗为：Z=(0.17+0.347)+(0.445+0.162+0.032)j=0.517+0.639j，|Z|==0.821，七孔闸电排站10kV侧两相短路电流IK=0.866*(10.5/1.732)/0.821=6.395kA=6395A。

3）定值计算：

800kVA变压器柜：

CT:75/5A，Ie=800/(10.5×1.732)=44A。

a） 速断：

躲变低侧三相短路电流：

Idz=4×Ik=1.4×530A=742A。

躲主变励磁涌流：Idz=5×Ie=5×22=110A。

取值为一次值742A，二次值92.75A，时限S=0秒。

b）过流：Idz=4×Ie= 88A，二次值取值11A，时限S=0.3秒。

c）过负荷发信：Idz=1.2×Ie=1.2×22=26.4A，二次值3.3A，时限S=20秒。

100kVA变压器柜：

CT：20/5A，Ie=100/(10.5×1.732)=5.5A。

a） 速断：

躲变低侧三相短路电流：

Idz=1.4×Ik=1.4×270A=378A。

躲主变励磁涌流：Idz=5×Ie=5×11=22A。

取值为一次378A，二次值94.5A，时限S=0秒。

b）过 流：Idz=4×Ie=4×11A=44A，二 次 值11A，时限S=0.3秒。

c） 过负荷发信：Idz=1.2×Ie=1.2×11=13.2，次值3.3A，时限S=20秒。

3.2.3 定值整定

1）800kVA变压器柜：CT：75/5A：

a）速断：一次取值744A，二次值93A，时限S=0秒，变高两相短路时保护灵敏系数为：Klm=5412/744=7.27。

b） 过流：一次取值88A，二次值11A，时限S=0.3秒，变低两相短路时保护灵敏系数：Klm=525/88=5.96。

c）过负荷发信：

一次取值1.2×Ie=1.2×22=27.2A，二次值3.4A， 时限S=20秒。

2）100kVA变压器柜：CT:20/5A：

a）速断： 一次取值380A，二次值95A，时限S=0秒，变高两相短路时保护灵敏系数：Klm=5412/380=14.24。

b） 过流： 一次取值44A，二次值11A，时限S=0.3秒，变低两相短路时保护灵敏系数：Klm=269/44=6.11。

c） 过负荷发信。

3.3 电气一次部分

3.3.1 电气主接线

配电站电压为10kV及0.4kV的母线，采用单母线接线形式。配电站10kV电源进线开关采用真空断路器，两路供电电源之间设置有可靠的电气闭锁装置。

3.3.2 电气平面布置

高压开关柜单列布置在配电房内。柜前需操作维修通道以1700～2000mm考虑，柜后通道以800～1000mm考虑，配电房高度以＞4000mm考虑，不影响高压的正常运行，布置图见图1、图2。

图1 1#配电室平面布置图

图2 2#配电室平面布置图

因配电房位置限制，高压开关柜若安装于二楼，采用电缆桥架敷设电缆，楼板钻孔，方便电缆的引接[3-5]。

对外的门、窗需设置防小动物的门坎挡板及网栏，电缆孔洞亦要求封闭。

3.3.3 主要设备的选择

1）电力电缆选用YJV22-8.7/15的交联电缆。

2）开关柜选用KYN28A-12真空断路器柜：①电源进线柜，柜内开关选用真空断路器，开断短路电流31.5kA。②视变压器容量及台数设置变压器出线柜，柜内开关选用真空断路器 ，开断短路电流25kA ；③电源计量柜，柜内开关选用真空断路器 ，开断短路电流25kA[6]。

3）变压器中性点接地方式选择TN-S系统，三相五线制。

3.4 电气二次部分

1）采用直流操作，选用高频开关直流盘(24AH/220)，供继电保护及开关柜操作电源。

2）计量柜小车与进线柜开关设有电气及机械联锁，防止带负荷拉合小车。

3）进线柜装设定时限过流、限时速断保护。

4）变压器出线柜装设定时限过流、限时速断保护，干式变压器超温跳闸保护、高温发信。

5）“一主一备”供电方式，装设自动投入装置。一次取值13.2A，二次值3.3A，时限S=20S。

4 结 论

通过对梅州大堤七孔闸电排站增设一回供电线路，并在泵站变配电室加装开关柜及自动装置，达到了双回路供电、自动投入备用电源的目的，提高了电排站的供电可靠性与本电排站防洪、防汛能力，保障了梅州经济社会快速稳定发展。工程实施过程中，需严格按照相关操作要求执行，保证安全达到高质量目标。