剛國（金）ZONGOⅡ水電站電氣一次設(shè)計(jì)

沈文蘭

剛國（金）ZONGOⅡ水電站電氣一次設(shè)計(jì)

沈文蘭

介紹了剛果 (金)ZONGOⅡ水電站電氣一次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容，對電能接入系統(tǒng)、電氣主接線、主要電氣設(shè)備選擇布置、廠用電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)概述，其內(nèi)容可為國外相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供參考。

ZONGOⅡ水電站 電氣一次 接入系統(tǒng) 主變壓器

1 工程概況

剛果（金）ZONGOⅡ水電站位于剛果（金）下剛果省剛果河一級支流印基西（INKISI）河河口附近，距河口約5 km。由印基西（INKISI）河引水至剛果河（Le Fleuve Congo）左岸灘地建主廠房引水發(fā)電，ZONGOⅡ水電站是以發(fā)電為單一目標(biāo)的混合式開發(fā)水電站。取水口位于已建ZONGOⅠ水電站下游。電站總裝機(jī)3臺，單機(jī)容量為50 MW，總裝機(jī)容量為150 MW。年發(fā)電量不小于8.61億kW·h，年運(yùn)行小時數(shù)為5 746 h。ZONGOⅡ水電站建成后將使剛果（金）首都金沙薩市的電力供應(yīng)緊張局面得到有效緩解。工程主要建筑物包括水壩、沖沙閘、取水口、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管、閥室及廠房等。

2 電站設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 電能接入系統(tǒng)

ZONGOⅡ水電站以2回220 kV架空線路接入Kinshasa西部金蘇卡變電站，并通過2回70 kV架空線路連至ZONGO I電站開關(guān)站70 kV母線。送出工程包括1條單塔雙回220 kV輸電線路，長度約70 km；1條單塔雙回70 kV輸電線路，長度約4.4 km。同時滿足電網(wǎng)發(fā)展要求，電站開關(guān)站預(yù)留2個220 kV出線間隔位置。

2.2 電氣主接線

根據(jù)本電站規(guī)模及電站在剛果（金）電力系統(tǒng)中的地位，從經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、接線清晰、當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的運(yùn)行管理習(xí)慣、便于施工等方面考慮，設(shè)計(jì)中，對發(fā)電機(jī)－變壓器組接線及升高電壓側(cè)接線型式進(jìn)行了比較選擇。選定電站接線方式如下：

（1）發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線方案，每臺機(jī)組設(shè)置1臺升壓變壓器，發(fā)電機(jī)出口設(shè)置斷路器，見圖1。

圖1 發(fā)電機(jī)與主變單元接線

（2）電站 220 kV系統(tǒng)設(shè)置架空出線 2回，GIS管道出線至220 kV/70 kV變壓器2回，并預(yù)留2個出線間隔；根據(jù)發(fā)電機(jī)－變壓器組接線，設(shè)置3個主變進(jìn)線間隔。見圖2。

圖2 220 kV雙母線接線

（3）電站通過70 kV系統(tǒng)與ZONGO I電站連接。70 kV系統(tǒng)設(shè)置2個進(jìn)線間隔及2個出線間隔，采用不帶母聯(lián)雙母線接線方式，見圖3。

2.3 主要電氣設(shè)備選擇及布置

根據(jù)工程環(huán)境要求，本電站所選用的全部電氣產(chǎn)品均為濕熱帶產(chǎn)品，并在溫度變化時考慮有防結(jié)露的措施。

2.3.1 水輪發(fā)電機(jī)

圖3 70 kV雙母線接線

2.3.2 主變壓器

2.3.3 220 kV/70 kV配電裝置

2.3.4 發(fā)電機(jī)電壓成套開關(guān)設(shè)備

高壓開關(guān)柜至發(fā)電機(jī)組和主變壓器低壓側(cè)的連接采用共箱封閉母線；勵磁變壓器采用干式變壓器，裝于金屬封閉外殼的箱體內(nèi)；廠用電變壓器采用帶外殼的干式變壓器。

根據(jù)ZONGOⅡ水電站總體布置及地形和地勢條件，3+2臺主變壓器布置在主廠房的上游側(cè)主變壓器室內(nèi)。主變壓器室底部設(shè)事故貯油坑。主變壓器低壓側(cè)與發(fā)電機(jī)主引出線采用共箱封閉母線連接。主變壓器檢修為通過運(yùn)輸軌道進(jìn)入安裝場。

結(jié)合220 kV/70 kV電壓等級的出線方向和本工程的場地條件，本配電裝置采用GIS戶內(nèi)布置方案。220 kV/70 kV開關(guān)設(shè)備布置在主廠房上游主變壓器室上層。3臺 63 000 kVA主變壓器與220 kV開關(guān)設(shè)備之間采用GIS管道連接。220 kV開關(guān)設(shè)備與2臺50 000 kVA主變壓器之間采用2 條GIS管道連接。為節(jié)約占地、減少工程量，220 kV/70 kV出線門架及出線設(shè)備分別布置在220 kV/70 kV GIS室房頂平臺上。

勵磁變壓器柜與機(jī)組出口的PT柜及電站的10.5 kV機(jī)壓柜一起布置在主廠房上游側(cè)副廠房的高壓開關(guān)室內(nèi)。

全廠公用400 V配電盤及廠用變壓器布置在主廠房上游側(cè)副廠房的400 V低壓配電室內(nèi)。2臺柴油發(fā)電機(jī)布置在廠區(qū)單體建筑物機(jī)電設(shè)備用房同一層內(nèi)。

2.4 廠用電系統(tǒng)

廠用電系統(tǒng)包括站內(nèi)廠用電、閥室供電及電站壩區(qū)進(jìn)水口供電等。

根據(jù)電站規(guī)模和接線方式，并結(jié)合剛方電力公司要求，廠用電共設(shè)有5個電源回路及2臺柴油發(fā)電機(jī)組。3回電源分別取自電站1#、2#和 3#機(jī)組單元的出口，此3回廠用變壓器高壓側(cè)的電壓為發(fā)電機(jī)的機(jī)壓10.5 kV；還有兩回電源就近引自外引電源。

廠用低壓母線采用單母線分段的接線方式，3段母線的電源分別引自5臺變壓器的低壓側(cè)和2臺柴油發(fā)電機(jī)組，每臺變壓器按全廠負(fù)荷60%考慮,容量為800 kVA，每臺柴油發(fā)電機(jī)組的容量為500 kW。5臺變壓器進(jìn)線斷路器以及2臺柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線斷路器均設(shè)置電氣連鎖、自動投切裝置。

閥室及電站壩區(qū)供電系統(tǒng)均為從本電站外引電源10.5 kV系統(tǒng)線路就近引接一路10.5 kV電源，并另設(shè)置1臺柴油發(fā)電機(jī)組做為應(yīng)急電源。

2.5 接地及照明系統(tǒng)

電站 220 kV及70 kV系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)。接地材料采用鍍鋅扁鋼。主接地網(wǎng)由人工接地網(wǎng)和自然接地體兩部分組成。由于本水電站為引水式電站無水庫，以往水電站所采用的在壩前的庫區(qū)敷設(shè)水下接地網(wǎng)以達(dá)到降低全廠接地電阻的措施對本工程不再可能。本工程設(shè)計(jì)中，充分利用了調(diào)壓井、電站尾水渠等區(qū)域制作人工水下接地網(wǎng)，并沿剛果河邊上下游各敷設(shè)500 m接地導(dǎo)體，以降低整個接地網(wǎng)接地電阻。并且充分利用了機(jī)組蝸殼、進(jìn)水系統(tǒng)的鋼管、尾水鋼管、閘門槽、建筑物鋼筋以及埋設(shè)在地中的供排水鋼管等自然接地體。設(shè)計(jì)接地網(wǎng)接地電阻小于1 Ω。

所有照明按區(qū)域劃分,主廠房采用金屬鹵化物燈，中控室采用三基色熒光燈。主廠房、中控室、配電裝置室等重要場所設(shè)置事故照明，確保事故狀態(tài)時處理工作。燈具設(shè)非燃保護(hù)罩。

3 結(jié)語

通過對剛果（金）ZONGOⅡ水電站位置、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方便、盡量減少開挖及電站運(yùn)行安全可靠等的全面考慮及分析，設(shè)計(jì)不局限于中國規(guī)范，將高壓220 kV和70 kV采用GIS設(shè)備設(shè)置在同一個開關(guān)站內(nèi)，220 kV變壓器采用無載調(diào)壓，70 kV變壓器采用有載調(diào)壓，廠用電采用3路機(jī)組電源加2路外引電源加柴油機(jī)的可靠引接方式，接地采用沿剛果河邊上下游敷設(shè)接地導(dǎo)體，以降低整個接地網(wǎng)接地電阻值，適應(yīng)了剛果（金）國家電網(wǎng)電力送出及ZONGOⅡ水電站各種工況運(yùn)行要求，得到了當(dāng)?shù)仉娏镜恼J(rèn)可，并順利通過了咨詢公司及剛方業(yè)主的審查。

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2015-09-18）

沈文蘭 女 高級工程師 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222