广东省水利电力勘测设计研究院
摘要：本文介绍了揭阳三洲拦河闸工程电气一次设计的主要技术问题。对电站厂用电负荷进行分析统计，对短路电流进行计算并根据计算成果进行电气设备的选型。
关键词：电气主接线；厂用电负荷统计；短路电流计算；
1概述
三洲坝拦河闸位于揭阳市揭东县和普宁县的交界处，是一座以旧改新的水电工程，新工程以防洪的大型拦河闸为主，由拦河闸、船闸、电站厂房等水工建筑物组成。
电站为低水头河床式迳流电站，以灌溉为主，结合供水、航运和发电等综合利用的大型闸坝工程。电站水头变化范围为2.0m～4.71m（最小发电流量为15m3/s），根据水能规划分析计算成果，电站设计净水头为3.0m，电站装设4台625kW水轮发电机组，总装机容量2500kW，年利用小时数为4064小时。
2接入电力系统方式
电站接入系统点为：南溪供电所和霖磐供电所，分别各以一回原有的10kV线路与南溪供电所和霖磐供电所10kV母线连接。其中南溪输电线路输电距离约为7.5km，输电导线型号LGJ-70；霖磐输电线路输电距离约为6.5km，输电导线型号LGJ-50。此外电站还将设2回10kV供电线路三洲线和西龙线对近区供电，三洲线负荷约为100kW，西龙线负荷约为300kW。
3 电气主接线
3.1 主接线方案比较
根据电站的装机容量、机组台数、年利用小时数等动能特性，以及电站的出线电压等级，出线回路等因素，就发电机与变压器组接线做了以下两个方案比较：
方案Ⅰ：6.3kV侧：两个扩大单元接线；10kV侧：单母线分段接线。两台主变为6.3/10kV变压器，容量均为1600kVA。
方案Ⅱ：6.3kV侧：连接2台主变，单母线接线；10kV侧：单母线分段接线。两台主变为6.3/10kV变压器，容量均为1600kVA。
方案Ⅰ的优点是：接线简单、清晰，运行方便，厂用电源灵活、可靠；任1台主变故障或检修时仅影响2台机组发电，仍可送出全厂一半容量，可靠性较高；而且保护简单，容易实现。缺点是10kV配电装置和6kV配电装置较多，增加维护、检修工作量。
方案Ⅱ的优点是：接线简单，运行方便；任一主变及机组故障或检修时，仍可通过另一变压器输出全厂一半电能，主变与发电机交叉供电的灵活性稍好。缺点是6.3kV母线及其上的元件故障时影响全厂发电、可靠性差。
因为本电站机组台数较多，6.3kV侧选用2台发电机与一台主变连接的两段单母线接线，其技术上与其他方案比较，可靠性及灵活性最好。故采用方案Ⅰ为三洲拦河闸电站主接线形式。
4厂用电、船闸及闸坝供电
(1)厂用电
利用综合系数法分析计算全厂负荷。厂用负荷统计表如下：
厂用变压器容量选择：
参加最大负荷运行的容量出现在一台机组检修,其余机组运行时，综合系数Ko取值0.79。
厂用电负荷计算Sjs=Ko*∑Po=0.79*395=312.05kVA
因此选两台315kVA的干式变压器作为厂用变，每台变压器的容量可供厂内全部负荷，两台厂变互为备用。
根据以上电气主接线方案，两台厂变高压侧分别接在两段6.3kV母线上，0.4kV侧为单母线分段带母联接线。正常运行时每台厂变各带一段母线分段运行，如果任一台厂变故障或检修时，另一台厂变带两段0.4kV母线，供给全厂重要用电负荷。必要时，放置于船闸侧岸边柴油发电机房内的100kW柴油发电机组可以提供第二备用电源，供厂用电、闸坝、船闸负荷应急所需用电。
（2）船闸及闸坝用电
坝区主要负荷为闸坝16孔闸门及船闸的各类启闭机。考虑到它们的重要性及闸坝长约300m的特点，对闸坝和船闸供电采用10kV母线上取一回电源的供电方式。本工程闸门数量较多，为满足及时泄洪需要，考虑在紧急情况下，四孔闸门启闭机已工作，此时再启动两孔闸门的运行工况，选用一台200kVA干式变压器降压至0.4kV作为主电源，当10kV线路发生故障或检修时，为了确保闸坝泄洪闸的可靠供电，另配一台400V，100kW柴油发电机组作为应急备用电源。当船闸及闸坝变失去电源后，由柴油发电机独立供电。
5主要电气设备
5.1主要电气一次设备
根据三洲坝管理所提供的电力系统资料，以及有关元件的经验参数，按照《水电站机电设计手册（电气一次）》所推荐的短路电流实用计算方法进行计算。
电气接线图及短路电流点如下图图1所示：
计算结果详见表一。
10kV、6.3kV、0.4kV电器设备和载流导体除按正常工作条件进行选择外，10kV、6.3kV设备按短路条件进行了峰值耐受电流和短时耐受电流校验,0.4kV载流导体按允许电压降等校验其截面。对主要电气设备选择如下。
(1) 发电机
型 号：SF625-44/2600 4台
额定功率：625kW
额定电压：6300V
功率因数：0.8
(2) 主变压器
型 号：S9-1600/10 2台
额定容量：1600kVA
额定电压：10.5±2×2.5%/6.3kV
阻抗电压: Ud%=5.5
连接组别: Y.d11
(3)10kV及6kV高压开关柜
真空开关柜：VDM1-12型，配置VCK1-12真空断路器 11 台
环网开关柜: XGN24-12型 16 台
(4) 0.4kV低压开关柜
低压开关柜：GCL型 11台
(5) 厂用变压器
型 号：SC9-400/6.3 2台
额定容量：400kVA
额定电压：6.3/0.4kV
阻抗电压: Ud%=4
连接组别: D,yn11
(6) 船闸及闸坝变压器
型 号：SC9-200/6.3 1台
额定容量：200kVA
额定电压：10/0.4kV
阻抗电压: Ud%=4
连接组别: D,yn11
(8) 柴油发电机
额定功率：100kW
额定容量：125kVA
额定电压：0.4kV
功率因数：0.8
6 机电设备布置
6.1机电设备布置
为了便于开关设备的维护、检修，6.3kV高压开关柜及厂用变、厂用低压盘分别布置在副厂房的高压开关柜室及低压开关柜室。主变压器及10kV出线构架布置于户外的出线场，10kV母线上连接的10kV高压开关柜及负荷开关柜布置在出线场内的10kV开关柜室。
船闸及闸坝低压配电柜、船闸及闸坝变布置在船闸及闸坝低压配电柜室，柴油发电机布置在柴油发电机室。船闸及闸坝低压配电柜室和柴油发电机室毗邻布置在船闸侧的岸边。
6.2过电压保护
为了防止侵入雷电波对电气设备的危害，在10kV出线线路上装设氧化锌避雷器，其型号为HY5WS-17/50。
主变低压侧0.4 kV母线上装有电源型避雷器,作为低压电源的主级保护。
对电站主厂房等水工建筑物的防雷保护，按有关规定对建筑物顶面的结构钢筋焊接成网格，在建筑物顶设避雷带,并将其引下与接地网可靠地连接，以防止直击雷对建筑物的危害。
6.3接地
本工程10kV 为小接地短路电流系统。按规范要求，电站接地装置的总接地电阻可按R=4Ω进行设计。
电站的总接地网由厂房底板钢筋、船闸底板钢筋、闸坝钢筋形成的自然接地网，接地引水钢管、闸门槽等金属结构形成的自然接地网等几大块组成，地网之间通过两根50x5mm的镀锌扁钢可靠连接。保证总接地电阻在设计允许的范围内。
参考文献
1 水电站机电设计手册（电气一次） 水利电力出版社 1982年。
论文作者:朱政
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/17
标签：闸坝论文; 船闸论文; 母线论文; 电站论文; 开关柜论文; 接线论文; 拦河闸论文; 《基层建设》2017年2期论文;