大型水力发电站厂用电设计

  根据上述规范，厂用电源，首先考虑从发电机出口引接。因此电站分别从2组联合单元接线#发电机出口各引出一个厂用分支。第二电源首先考虑由系统倒送，因电站每台发电机出口均设置有发电机断路器，因而为系统倒送提供了便利条件。

  在电站厂区与坝区之间原有一条35 kV施工线路，电源取自附近小水电站。该线 km，电站建成后将保留该线路，当厂区一切电源均无法启动时，可将该电源作为厂区第三电源。

  即由发电机机端厂用变直接降压至400 V对电站厂区供电。这种供电方式厂用电系统清晰，运行维护方便，且减少厂用变压器数量，投资较省，但供电范围较小。

  结合电站真实的情况考虑，电站厂区枢纽范围狭小，主副厂房紧挨着布置，且布置紧凑。而厂区负荷主要为厂房内公用电和机组自用电，分布地点又多集中于电站主副厂房内，因此采用400 V一级电压供电已能满足供电范围要求。经负荷统计计算，厂用变压器容量为2 400 kVA，厂用变低压侧额定电流为3 464 A，短路电流估算值约为58 kA，未超出目前400 V开关柜和低压断路器的参数范围。考虑上面讲述的情况，最终采用400 V一级电压供电。

  3）坝区供电接线 km，调压井则位于坝区与厂区之间。由于坝区与厂区之间已有一回35 kV线 kV小水电供电电价较高，因此坝区供电考虑主要由本厂供电。为此在厂区专门设置了一台35／0.4 kV的干式变作为坝区供电变，该干式变低压侧通过一面400V进线盘接两回电源，两回电源分别取自厂用主盘A、B段；干式变高压侧则与已建35 kV线路连接，通过该线路接至坝区。该线路正常时由厂区向坝区及调压井供电，当厂区一切电源均失去时，这时经过一系列严格的倒闸操作将35 kV外来电源通过该线路引至厂区对厂区供电。

  水电站厂用电设计顾名思义是为整个水电站所有用电设备供电的设计，包括水电站所有专业：水机、电一、电二、金属结构、通风、通信所有专业的用电负荷。因此厂用电涉及面广，庞杂，要很好的设计厂用电需要仔细考虑的因素较多。

  厂用电源数量主要与电站的装机规模与运行方式等因素相关。规程规定，该水电站厂用电源设置原则为：

  1）水电厂发电机变压器组合方式选用联合单元接线，宜从每个联合单元中的任一台变压器低压侧引接一厂用工作电源。当联合单元数量在2组～3组时。至少从2组联合单元引接；

  2）除了工作电源间互为备用和系统倒送电外，大、中型水电厂还应设置厂用备用电源。厂用备用电源的引接方式包括：a.从水电厂高压联络（自耦）变压器第三绕组引接；b.从地区电网或保留的施工变电站（由地区网络供电的）引接；c.从邻近水电厂引接；d.从水电厂的升高电压侧母线引接（大多数都用在高压母线 kV及以下）；e.柴油发电机组。

  即厂用电主回路采用10 kV供电，至各负荷中心设专用配电变压器降压至400 V就近供电。这种供电方式供电范围较大，厂用主盘汇流母线载流量较小，有利于厂用电设备的选型及布置，但厂用电系统较复杂，运行维护工作量大，且增加厂用降压变压器数量，增加投资。据初步估算可能增加13台三相干式变压器，及20面10 kV开关柜；虽然电缆及母线的投资有一定减少，但投资估计要增加250万元左右。

  某水电站为引水式电站，厂房为地面厂房，装机容量4×175 MW。主要水工建筑物包括：首部枢纽、引水系统、调压井和厂区枢纽。工程最大的目的为发电。电站已发电，至今运行良好。电站主接线台主变组成两组联合单元接线，并在发电机出口设置有发电机断路器；500 kV侧采用四角形接线 kV出线 厂用电接线）设计原则：保证厂用电源相对独立，在任何运行方式下均能保证供电。其次，采用机组自用电与全厂公用电分开供电方式。另外已有一回从坝区至厂房的35 kV施工线路，在电站投运后，利用该回路对厂区、坝区进行双向供电。

  第一级为厂用主配电盘，厂用主盘为单母线分A、B两段接线，两段母线的电源分别取自两台发电机机端厂用变。在A段母线上还设有一台柴油发电机作为厂区应急电源。A、B段母线间设置有分段断路器，正常运行时A、B段母线分段运行，只有当任一母线失电时，才合上分段断路器运行。柴油发电机在一般的情况下不投入，只有当两台机端厂用变同时失去电源，且电站与系统失去联系的情况下，才启动柴油发电机。因此柴油发电机的容量按满足启动一台发电机所必须的机组自用电负荷和部分公用电负荷考虑，部分公用电负荷如涉及工厂安全的渗漏排水泵、消防泵负荷，重要部位的照明以及重要监控系统负荷等。

  坝区设两台35／0.4 kV油浸变供电，一台油浸变高压侧接已建35 kV线 V母线为单母线分两段接线，电源分别取自两台油浸变低压侧。正常运行时，两段母线间的分段断路器合上，坝区负荷由厂区供电，只有当厂区两台机端变均失电且电站与系统失去联系时坝区才由外来电源供电。为保证坝区供电的可靠性，后又将施工用一台柴油发电机改造做为坝区应急电源。

  第二级为各负荷中心的配电分盘。分盘均由双电源供电，电源分别取自厂用主盘的A、B段的一个回路。根据配电分盘所带负荷总量以及负荷的重要性将机组自用电、公用电、GIS室用电、水泵及空压机用电设置为单母线分段接线，并设置分段断路器和备自投装置；通风设备、照明用电设置为单母线接线，并在双电源间设置有双电源自动切换装置。

  在水电站厂用电设计时首先考虑的是供电的可靠性，其次是合理性。要满足上述要求首先要结合电站电气主接线，并了解电站施工电源情况，以及电站枢纽布置情况，决定厂用电源设置数量以及各电源之间备自投关系。第二步要搜集所有专业用电负荷，同时了解每个用电负荷的作用（重要程度）、上班时间、工作方式，在此基础上才能准确统计厂用最大负荷以及厂用保安负荷，以此计算厂用变压器容量和厂用柴油发电机容量。最后还应该要考虑用电负荷分布位置、以及厂用电设备自身布置等情况最终决定厂用电接线。下面以本人设计的个电站为例，具体介绍该电站厂用电设计。

  3）本工程总装机4×175 MW，送出的输电电压为500 kV，应该属于大型电站。厂用电的主要方案应接近已建大中型电站。但结合电站自身地理位置、电站厂区布置及工程业主的运行习惯和要求等诸多因素对厂用电进行了上述两方面调整。调整后的方案，在保证厂用电系统可靠的前提下更适合该电站的真实的情况，更能节省投资及运行费用。

  调压井位于厂区与坝区之间，在调压井设置有一台35／0.4 kV油浸变，油浸变高压侧T接于35 kV线V母线对调压井负荷供电。

  1）水电站属于大型引水式发电站，若按同类型电站厂用配电一般都会采用两级电压供电的方式，不能够满足要求，因此尝试采用了一级电压供电方式，该 种方式简化了厂用电接线，节约了投资，有利于电站运行管理，但在设备选型上参数较高，特别是分盘一级短路电流比较大，这给设备选型造成了一定的困难。另外主盘与分盘之间联络电流比较大，因此不得不采用槽式母线连接，这给设备布置带来了一定的限制和困难。

  由于本电站有与系统失去联系，而此时其它厂用电源又不可靠的情况出现，考虑到电站厂房的安全性，因此在厂区另设一台柴油发电机作为电站保安电源。

  厂用电系统一般由高（10 kV）、低（0.4 kV）两级电压或低压（0.4 kV）一级供电。电压级数应根据厂用电负荷大小及分布、枢纽布置及供电距离等条件选定。一般如此装机规模的电站多采用两级电压供电，高压供电降低了回路中额定电流，限制了短路电流值，增加了供电范围，有利于设备的选型。

  【摘 要】对某水电站厂用电设计的具体方案的确定和厂用电接线进行了介绍,并对该工程厂用电设计进行了分析、总结,可供同行参考.

  2）由于电站地理位置比较特殊，厂区与坝区距离较远，且部分跨越了自然保护区，因此无法架设双回35 kV线路，电站厂区与坝区利用已建成35 kV线路实现了双向供电，在提高了厂用供电可靠性同时节省了35 kV线路投资，缺点是因为电站备自投逻辑已较为复杂，目前坝区向厂区倒送电需人为判断，进行一系列倒闸操作才能实现。但随着监控系统的逐渐完备与发展，在将来有实现自动倒闸的可能。

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