探讨水利枢纽工程供配电系统方案设计

探讨水利枢纽工程供配电系统方案设计

葛泽华

浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

摘要：水利工程中，内诸多设备的运转离不开供配电系统，所以为保证水利枢纽内部诸多电气设备正常运转，需要对供配电系统合理设计。本文针对不同级别水利枢纽工程用电负荷进行研究，系统总结不同级别用电负荷供电电源接入方式，对不同负荷等级供电系统设计方案进行探讨，以供参考。

关键词：供配电系统；水利枢纽工程；方案设计

水利工程中，供配电系统作为重要组成，是工程内部多种电气设备运转的保障，也是水利工程功能实现的基础。因此在供配电系统施工前需要科学合理的进行设计。现阶段部分水利枢纽工程中，主要依据数据计算及工作经验进行供配电系统设计，缺乏系统性、科学性的理论依据，且与工程实际特点没有紧密结合，在设计中容易出现失误，对电气设备施工功能带来影响，进而影响整个水利工程功能的实现。本文在不同水利枢纽工程负荷等级基础上进行研究，对供配电系统设计及供电电源选择进行总结。

1、确定水利枢纽工程用电负荷

根据不同水利枢纽工程确定不同用电负荷，首先，大型水利枢纽工程。对于大型水利枢纽工程而言，一旦出现事故，对企业及个人安全均会带来极大影响。所以，针对大I、II型水利枢纽工程，确定为一级负荷。部分在一级负荷以上，如应急照明、泄洪设施、防洪指挥工作电源、视频监控及水情监测系统电源等。其次，中型水利枢纽工程。同样，中型水利枢纽工程一旦发生事故，也会造成恶劣的影响。所以，对中型水利水利枢纽工程确定为二级负荷。部分确定为一级负荷，如下游居民密集、防洪能力要求高及下游有重要矿区等。在泄洪设施方面，因担负照明、防洪、通信、水情监测等功能，设备供电也确定为二级负荷，其它影响相对较小的设备确定为三级负荷。第三，小型水利枢纽工程。虽然工程规模较小，但在一定的范围内小型水利枢纽工程也发挥着重要作用，出现事故后，也会对涉及到的企业、个人带来影响。所以对小I型水利枢纽工程，确定为二级负荷，如下游有村镇、城市、厂矿及重要生活、照明、泄洪设施等，小II型水利枢纽工程以三级负荷为主。

2、供电电源的合理选择

2.1一级负荷

相关规定显示，在电网中电气距离较远或两个电源联系不明显的点设置一级负荷供电电源，但实际工程中，上述两种情况难以确定。首先，电源电气联系不明显。确定办法如下：如10kV电源中分别接入两个变电站母线，一般两个变电站上级变电站之间无线路连通，符合这一情况时，两电源可认为是电气联系较弱。其次，电气距离较远的点。根据上述情况，如两个变电站上级变电站有线路相互连通，距离在100km以上，且两35kV变电站和上级变电站连通距离在30km以上，通过计算对两电源电气距离能够计算出，即为100+30+30=160km，将大于160km以上的电气距离认为是较远。

2.2二级负荷

二级负荷电源包含两种：第一，两回线路供电。和传统双重电源不同，两回线路供电中，两个电源并非独立设置。部分中小水利工程中，供电多用一条柴油发电机直馈线与一条电凭低压馈线组成，优势在于成本低，且可靠性高。部分工程中还设置坝后电站，通过该电站发电满足工程用电需求。第二，一回6kV及以上架空线路供电。在当地供电条件不方便或系统负荷不大的情况下，该方法比较常用，即从附近开闭所或变电站引入6kV及以上母线作为供电电源。但该种供电方式不能采用电缆形式，必须用架空线路连接。

3、负荷等级不同的水利枢纽工程供配电方案设计

3.1一级负荷供配电系统设计

主要从以下几个方面设计：第一，单母线断路器分段。该方式下，均采用单母线断路器分段，包含0.4kV配电系统接线及10kV供电系统接线，并将应急电源设置在0.4kV线路上。第二，单母线接线。该方式下，0.4kV配电系统采用单母线断路器分段接线，10kV供电系统则用单母线接线，应急电源设置在0.4kV供电系统中。

3.2二级负荷供配电系统设计

主要包含以下几种设计方案：第一，设计两条10kV线路供电。接线方式上同一级负荷接线，不同之处在与供电电源。第二，一回10kV专用架空线路供电。该方式中，对变压器组与10kV供电线路直接连接的方式，采用单母线接线方式对0.4kV配电系统连接。第三，一回10kV线路T型接线，供电采用柴油发电机组。该方式中，采用T型接线方式对10kV供电线路与相邻电压等级相同的线路进行连接，系统内仍用变压器组与线路连接的凡是，0.4kV配电线路仍用单母线断路器分段连接，用柴油机直接馈电接线。柴油发现机组与坝后电站连接供电，该设计方案需要建立在水利枢纽工程设置有坝后电站才能实现，方法是采用两回0.4kV低压馈线供电系统，采用单母线分段接线配电系统，该接线方式的不足之处在于电压等级相对较低，所以也具有供电可靠、输电安全、用电经济的特点。

4、供配电系统设计需要注意的事项

在水利枢纽工程中，对供配电系统设计时，需要遵循以下原则。首先，供配电设计方案必须符合行业标准，且不违反国家相关法律法规，且坚决执行国家相关政策方针。所设计方案必须保证供电质量及性能的可靠性、供电设备的安全性及人身安全性，设计方案落实也要保证经济性原则。需统筹兼顾，从全局入手，在设计中综合考虑工程特殊性、符合类别、所在地供电方式及电能耗用量等因素，确保所所及方案的科学性与合理性。严格按照当地供电情况及负荷等级，对供电电源合理选择。需要注意的是，泄洪设备在用电时，需设置备用电源，如增设柴油发电机组供电。其次，不同等级负荷下应急备用电源要合理选择，如一级负荷应急备用电源由两个独立电源组成；二级负荷应急备用电源由一回路架空线路或两回路线路组成。正常工作电源与应急电源之间转换可采用电气连锁或机械方式。如果两台主变压器与两路电源分别连接，且两个电源在同时供电时，两台变压器分别运行；如果供电电源只有一台时，两台变压器并联运行。如果一条供电线路工作，另一条备用，或两回供电线路同时工作，如其中某一条停止工作，这种情况下，设计也要考虑所剩下的一条能够满足负荷用电需求。

5、结语

本文结合实际工作经验，并通过对相关水利电气设备分析及电气知识学习，阐述了水利枢纽工程供配电系统设计理论，在实际应用中，势必会存在不足之处，还需要与工程所在地实际情况结合，综合考虑各种因素，对理论方案进行完善改进，以使用实际工程需求，确保所设计的供配电系统设计方案能够满足使用需求。同时，方案设计应符合水利工程电气设计原则，避免所设计的方案出现问题，对工程安全带来隐患，影响其在工程实施中的正常使用。

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