（上海勘测设计研究院有限公司 上海 200434）
摘要：水电站厂用电设计是水电站设计中的一个重要方面，用电负荷特点和负荷分析结果决定了变压器和整个厂用电系统设计的优劣。对水电站厂用电的特点、厂用电压、厂用电源取得方式、负荷分析等作了论述，并对厂用电设计中需注意的方面提出见解。
关键词：水电站；厂用电；负荷统计；设备选择及布置
1.工程概况
伊辛巴水电站位于乌干达共和国的南部，距其最近的小镇是卡永加镇。伊辛巴水电站位于维多利亚尼罗河上，电站装机总容量为183.2MW，以发电为主。水电站枢纽部分建筑物主要由粘土心墙堆石坝、混凝土重力坝、溢洪道、发电厂房及132kV开关站组成。
电站采用河床式地面厂房，厂房长158.745m、宽22.80m、高51.41m，厂房尾水与下游河道直接相连。主厂房主机段总长102.60m，安装间长41.6m，主厂房净宽21.20m。
电站装设4台额定/最大功率为45.8MW/50.4MW的轴流转桨式机组，送出电压等级为132kV，采用2回（远景4回）132kV电压出线送至布加嘎里变电站。发电机、变压器采用单元接线，发电机出口装设断路器，132kV送出侧采用双母线接线。
电站控制方式采用计算机监控系统，按“无人值班（少人值守)”设计。电站机组自动化均应满足与计算机监控接口的要求。
2.厂用电系统特点
电站厂用电系统具有用电负荷分散，供电范围广，供电负荷大，供电距离远等特点。
3.厂用电电压选择
电站分为厂区和坝区枢纽，由于电站枢纽范围较广，用电负荷分散，为了确保用电负荷的供电质量，厂用电采用11kV和0.415kV的两级电压供电，并在用电负荷较集中的区域配置相应的配电室。
4.厂用电源选择
根据《水力发电厂厂用电设计规范》（NB/T35044）的要求，为满足电站安全、可靠地运行，厂用电取用2个独立的电源，分别是运行机组的电源和、倒送的系统电源、柴油发电机电源，倒送的系统电压是第二个备用电源。柴油发电机作为本电站的保安电源。
电站在2#、4#发电机机端设置了机端变压器引接厂用电，在每台发电机出口装设出口断路器，同时还配置了1台400 kW的柴油发电机。在电站机组正常运行时，由机组电源承担电站的全部负荷。当只有1台机组运行时，由运行机组与倒送的系统电源作为电站的两个同时运行的厂用电源。全部机组停机时，可以通过主变压器倒送系统电源时，倒送系统电源作为电站的厂用电源。为保证厂用电供电的可靠性，考虑在极端恶劣的条件下，如132kV两回线路均失电的情况下，此时全厂又处于停机状态，为满足紧急情况下启闭泄洪闸门、厂内消防、排水、事故照明等必要的负荷供电，同时满足机组黑启动的要求，在厂房设置2台的柴油发电机组作为应急电源。1台柴油发电机接入厂用电0.415kV母线，另1台接入坝区设备供电母线专供紧急情况下操作坝区泄洪闸门使用。
5.厂用电接线
5.1设计原则
（1）采用集中与分区相结合供电的形式，机组自用电与全厂公用电分开供电，满足厂内与坝区等不同位置厂用电的需要。
（2）保证厂用电源彼此相对独立，即在继电保护正常动作情况下，任何地点发生故障，不会导致两个电源同时失掉。
（3）在任何运行方式下均能保证厂用电供电的可靠。
（4）对重要负荷除了保证正常工作电源外，还预留有足够和可靠的备用电源，并在最末一级配电箱出设置自动切换装置。
5.2高压厂用电接线
全站设2组机端厂用变压器，互为备用。厂用电电源分别取自2#及4#单元接线的发电机机端。为提高厂用电可靠性，机端厂用变压器直接从离相封闭母线引接（不安装负荷开关），变压器选用单相干式变压器以避免相间短路。11kV配电接线采用单母线分段接线，分段母线之间设置备用电源自动投入装置。厂内供电由2台分别接在11kV两段母线上的11/0.415kV厂用变供电，单台容量为1800kVA。11kV每段母线上各接1回11kV出线供近区负荷。
5.2 415V厂用电接线
厂内0.415kV 系统，亦为单母线分段接线，分段母线间设置备用电源自动投入装置，互为备用;每段母线均从11kV 系统二段母线上引一回11/0.415kV变压器引至厂内公用电0.415kV系统。每台机组自用电母线分两段，互相联络，各段的电源分别引自厂内公用电母线的I段和II段，这样可确保机组自用电的可靠性。
坝区电源经由0.415 kV 配电系统I段和II段母线引来，1台柴油发电机接入坝区设备供电母线专供紧急情况下操作坝区泄洪闸门使用。柴油发电机组设自动启动装置。
6.厂用电设备选择
6.1厂用变压器
厂用变压器的容量选择应保证电站在正常情况下满足全厂可能出现的最大负荷，不应由于短时过负荷引起发热而缩短其使用寿命，并且在一般事故或检修情况下应有足够的备用容量。
a. 机端厂用高压变压器
由于发电机的主引出线及厂用分支线均采用运行可靠的离线封闭母线，为保证发电机主引线出线回路的可靠性机便于与厂用分支母线连接，11kV高压厂用变压器采用单相干式变压器。
高压厂用变压器参数如下：
型式：单相、双绕组、封闭干式变压器
型号：3XDCR-900kVA/11kV
额定容量：900KVA
电压比：11±2×2.5%/11kV
连接组别：D,yn1
阻抗电压：5.5%
绝缘水平：
1min.工频耐受电压：38 kV（有效值，三相）
额定雷电冲击耐受电压：85 kV（峰值，三相）
冷却方式：AN/AF
b. 配电变压器
全厂共设置两台配电变压，互为备用，当一台变压器故障或检修时，另一台变压器该组带全部负荷。经计算，每组公用变压器为1800 kVA，经校验，能满足自启动容量要求。
共用变压器参数如下：
型式：单三相、干式电力变压器
型号： SCB11-1800/11kV
额定容量：1800 kVA
电压比：11±4X2.5%/0.415kV
连接组别：D，yn11
阻抗电压：6%
绝缘水平：
1min.工频耐受电压：35 kV（有效值，三相）
额定雷电冲击耐受电压：75 kV（峰值，三相）
冷却方式：AN/AF
c.柴油发电机
电站设2台415V柴油发电机，容量分别为400kW（厂房用）,320kW（坝区用），厂房柴油发电机作为电站的保安电源。
额定容量：400kW/320kW
额定电压：415V/240V
额定功率因数：0.8
额定频率：50HZ
6.2 11kV高压开关柜
11kV 开关柜选用KYN28A可移动式开关柜，真空断路器采用 型断路器。
型式：户内可移动式金属封闭开关柜
型号：KYN28A-12
额定电压：11kV
额定电流：1600A
额定频率：50HZ
额定短时耐受电流：31.5kA
额定峰值耐受电流：80kA
6.3 415V低压开关柜
415V低压开关柜选用MNS型抽出式开关柜，进线及母联断路器采用3WT2S系统框架断路器，馈线开关采用3VT8,3VA2系列塑壳断路器。
额定电压：415V
额定短时工频耐受电压（有效值，1min）：2.5kV
额定冲击耐受电压（峰值）：6kV
额定电流：4000A
额定频率：50HZ
额定耐受电流及时间：80kA/1s
6.4 电缆敷设
本电站电缆敷设采用的是博超软件CAB电缆敷设软件敷设，电缆路径设计，长度统计，电缆清册的编制，电缆走向、根数、编号、型号规格等工程参数的标注可以用博超CAB软件完成。这样大大节省时间，同时也增强了电缆统计长度的准确性。自动生成的电缆清册，清晰的标示出电缆的起点和终点及经过路径的标识，使电缆敷设施工单位更清楚电缆敷设，大大方便了施工。
7.小结
a.电站设置柴油发电机作为保安电源，在全厂停电时，承担电站大坝及厂房的渗漏排水负荷、通信负荷，保证电站安全，避免因厂用电失电，造成淹没厂房的危险。
b.采用各级分段互联，确保系统的灵活性，可靠性。
c.电缆桥架全厂贯通，电缆敷设尽量采用明敷设，少埋管减少与土建的干扰和适应设备变更情况。
d.本工程是EPC总包项目，在设计工作中，与业主聘请的国外咨询公司工程师的沟通非常重要，有效的沟通可以加快设计图纸的审批。
0.415V接线图
参考文献:
[1]《水电站机电设计手册》(电气一次)，水力电力出版社。
[2]《水力发电厂厂用电设计规程》(NB/T35044-2014)，中国电力出版社，水电水利规划设计总院主编。
作者简介：
孙照鹏（1980.02），男，工程师，河南濮阳人，单位：上海勘测设计研究院有限公司， 主要从事电气科研，设计工作
论文作者:孙照鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
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