電排站雙回路供電電源改造提升實(shí)踐

閆培龍

（梅州市梅州大堤管理處，廣東 梅州 514000）

1 項(xiàng)目背景

梅州大堤南堤全長(zhǎng)12.11km，設(shè)五座電排站。七孔閘電排站是梅州大堤南堤一座防洪、排澇電排工程。

該站始建于1974年，電排站采用閘站結(jié)合的方式，電排站裝機(jī)容量為4×155kW，設(shè)計(jì)流量為4×2.31m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為4.49 m。該電排站進(jìn)行過(guò)一次擴(kuò)容改造，擴(kuò)容后電排站的排澇標(biāo)準(zhǔn)按10a一遇24暴雨1天排干改造，裝機(jī)選取3×560 kW，采用1600ZDB-70潛水電泵機(jī)組，配備YQGN990-20電動(dòng)機(jī)，單機(jī)排水流量為6.67 m3/s,擴(kuò)容后電排站總裝機(jī)容量為4×155+3×560=2300kW。

2 供電系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)

本工程主要對(duì)七孔閘電排站進(jìn)行增設(shè)雙回路供電電源工程優(yōu)化改造。保證在其中一根電纜損壞不能正常工作的情況下采用另一根電纜進(jìn)行，不至于停電。設(shè)計(jì)范圍從初步供電方案的備供電源T接點(diǎn)至電排站的10kV開(kāi)關(guān)柜止，包括高壓系統(tǒng)接入方式、系統(tǒng)主接線、設(shè)備平面布置等，包括將原主供電纜引入配電室并接至進(jìn)線柜。主要建設(shè)內(nèi)容包括：拆除原有高壓柜4面、新裝高壓柜6面、敷設(shè)YJV22-8.7/15-3×150電纜300m、敷設(shè)YJV22-8.7/15-3×70電纜15m。、搭設(shè)腳手架80m2。

七孔閘電排站：從主供電源110kV江南變電站10kV新中東線538七孔閘支線#03塔T接點(diǎn)敷設(shè)高壓交聯(lián)電纜YJV22-8.7/15-3×150 150m至10kV進(jìn)線柜；從備供電源110kV馬鞍山變電站10kV馬江線F26七孔閘排澇側(cè)公用電纜分接箱Z3 T接點(diǎn)敷設(shè)高壓交聯(lián)電纜YJV22-8.7/15-3×150 60m至10kV進(jìn)線柜。該電排站現(xiàn)有10kV開(kāi)關(guān)柜比較老化，動(dòng)作不靈敏，且該型號(hào)開(kāi)關(guān)柜已停止生產(chǎn)，維修困難，需予以更換，新裝高壓斷路器柜6面[1]。

3 改造方案分析

3.1 供電電源及計(jì)量

本著應(yīng)考慮符合市政現(xiàn)狀與規(guī)劃，減少施工的停電轉(zhuǎn)接時(shí)間的建設(shè)原則，設(shè)計(jì)供電電源配置如下：

10kV電源主供T接110kV江南變電站10kV新中東線538七孔閘支線#03塔；10kV電源備供T接110kV馬鞍山變電站10kV馬江線F26七孔閘排澇側(cè)公用電纜分接箱Z3；用YJV22-8.7/15-3×150電纜從10kV新中東線538七孔閘支線#03塔引至#1配電房新增高壓柜G1；用YJV22-8.7/15-3×150電纜從10kV馬江線F26七孔閘排澇側(cè)公用電纜分接箱Z3引至#1配電房新增高壓柜G6；用YJV22-8.7/15-3×150電纜從#1配電房新增高壓柜G4引至#2配電房原有AH1進(jìn)線柜。

計(jì)量采用高供高計(jì)計(jì)量方式，10kV主供、備供線路計(jì)量點(diǎn)設(shè)置用戶高壓計(jì)量柜，PT:10/0.1kV，0.2級(jí)；CT：300/5A,0.2S級(jí)。表箱內(nèi)安裝由供電部門(mén)提供的電子式多功能電能表及負(fù)控終端。計(jì)量設(shè)備應(yīng)符合南網(wǎng)典型設(shè)計(jì)要求[2]。

3.2 短路電流計(jì)算

3.2.1 10kV新中東線538運(yùn)行時(shí)

1）系統(tǒng)及線路相關(guān)參數(shù)計(jì)算：

系統(tǒng)參數(shù)：江南變側(cè)定值:4800A/0S、2000A/0.3S、550A/0.6S。

江南站10kV母線阻抗：大方式為0.23202(有名值為0.255)，小方式為0.51548(有名值為0.5670)。

線路參數(shù)為：

a） 江南站至10kV新中東線538七孔閘支線#03塔為電力電纜YJV22-3X300，長(zhǎng)度為2km，阻抗Z=2×(0.085+0.081j)=0.17+0.162j。

b） 10kV新中東線538七孔閘支線#03塔至七孔閘電排站為電力電纜YJV22-3X150，長(zhǎng)度為90m，阻抗Z=1×(0.347+0.101j)=0.347+0.101j。

變壓器參數(shù)如下：

800kVA 變壓器阻抗：(10.5×10.5/0.8)×0.04=11.02；

100kVA 變壓器阻抗：(10.5×10.5/0.1)×0.04=22.02。

2）關(guān)于短路電流的計(jì)算：

在七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側(cè)，大方式系統(tǒng)對(duì)七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側(cè)式阻抗為：X=0.255+0.162+0.101+11.02=11.548。七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側(cè)三相短路電流IK=(10.5/1.732)/11.548=0.525kA=525A。

在七孔閘電排站100kVA 變壓器低壓側(cè)，大方式系統(tǒng)對(duì)七孔閘電排站100kVA 變壓器低壓側(cè)式阻抗為：X=0.255+0.162+0.101+22.02=22.548；七孔閘電排站100kVA 變壓器低壓側(cè)三相短路電流IK=(10.5/1.732)/22.548=0.269kA=269A；在10kV側(cè)，小方式系統(tǒng)對(duì)七孔閘電排站10KV側(cè)阻抗為：

Z=(0.17+0.347）+(0.5670+0.162+0.101)j=0.517+0.83j；

|Z|=√（0.5172+0.832）=0.97。

七孔閘電排站10KV側(cè)兩相短路電流IK=0.866×(10.5/1.732)/0.97=5.412KA=5412A。

3）定值計(jì)算：

800kVA變 壓 器 柜：CT:75/5A，Ie= Ie=800/(10.5×1.732)=44A。

a） 速斷：

躲變低側(cè)三相短路電流：

Idz=1.4×Ik=1.4*525A=735A。

躲主變勵(lì)磁涌流 ：Idz=5*Ie=5*22=110A。

取值為一次值735A，.二次值91.87A，時(shí)限S=0秒。

b）過(guò)流：Idz=4×Ie= 4×22A=88A，二次值11A，時(shí)限S=0.3秒。

c）過(guò)負(fù)荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2X22=26.4A，二次值3.3A，時(shí)限S=20秒。

100kVA變壓器柜：

CT:20/5A，Ie=100/(10.5×1.732)=5.5A。

a） 速斷：

躲變低側(cè)三相短路：

Idz=1.4×Ik=1.4×269A=378A

躲主變勵(lì)磁涌流：Idz=5×Ie=5×11=55A

取值為一次值378A，二次值94.1A，時(shí)限S=0秒。

b）過(guò)流：Idz=4×Ie= 4×11A=44A，二次值為11A，時(shí)限S=0.3秒。

c）過(guò)負(fù)荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2×11=13.2A，二次值3.3A，時(shí)限S=20秒。

3.2.2 10kV馬江線F26運(yùn)行時(shí)

1）參數(shù)計(jì)算：

系統(tǒng)參數(shù)為馬鞍山變側(cè)定值:5400A/0S，2700A/0.3S，600A/0.6S。馬鞍山站10kV母線阻抗:大方式為0.19681(有名值為0.216),小方式為0.40443(有名值為0.445)。

線路參數(shù)為馬鞍山變電站10kV馬江線F26七孔閘排澇側(cè)公用電纜分接箱Z3為電力電纜YJV22-3X300，長(zhǎng)度為2km，阻抗Z=2×(0.085+0.081j)=0.17+0.162j；馬江線F26七孔閘排澇側(cè)公用電纜分接箱Z3至七孔閘電排站為電力電纜YJV22-3X70,長(zhǎng)度為0.32km，阻抗Z=0.32×(0.347+0.101j)=0.111+0.032j。

800kVA變壓器阻抗：

(10.5×10.5/0.4)×0.04=11.02。

100kVA變壓器阻抗：

(10.5×10.5/0.2)×0.04=22.02。

2）短路電流計(jì)算：

七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側(cè)的大方式系統(tǒng)對(duì)七孔閘電排站800kVA 變壓器低壓側(cè)式 阻 抗 為：Z=0.216+0.162+0.032+11.02=11.43。七孔閘電排站800kVA變壓器低壓側(cè)三相短路電流IK=(10.5/1.732)/11.43=530A；七孔閘電排站100kVA變壓器低壓側(cè)的大方式系統(tǒng)對(duì)七孔閘電排站100kVA變壓器低壓側(cè)式阻抗為：X=0.216+0.162+0.032+22.02=22.43， 七 孔閘電排站100kVA變壓器低壓側(cè)三相短路電流IK=(10.5/1.732)/22.43=270A；七孔閘電排站10kV側(cè)的小方式系統(tǒng)對(duì)七孔閘電排站10kV阻抗為：Z=(0.17+0.347)+(0.445+0.162+0.032)j=0.517+0.639j，|Z|==0.821，七孔閘電排站10kV側(cè)兩相短路電流IK=0.866*(10.5/1.732)/0.821=6.395kA=6395A。

3）定值計(jì)算：

800kVA變壓器柜：

CT:75/5A，Ie=800/(10.5×1.732)=44A。

a） 速斷：

躲變低側(cè)三相短路電流：

Idz=4×Ik=1.4×530A=742A。

躲主變勵(lì)磁涌流：Idz=5×Ie=5×22=110A。

取值為一次值742A，二次值92.75A，時(shí)限S=0秒。

b）過(guò)流：Idz=4×Ie= 88A，二次值取值11A，時(shí)限S=0.3秒。

c）過(guò)負(fù)荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2×22=26.4A，二次值3.3A，時(shí)限S=20秒。

100kVA變壓器柜：

CT：20/5A，Ie=100/(10.5×1.732)=5.5A。

a） 速斷：

躲變低側(cè)三相短路電流：

Idz=1.4×Ik=1.4×270A=378A。

躲主變勵(lì)磁涌流：Idz=5×Ie=5×11=22A。

取值為一次378A，二次值94.5A，時(shí)限S=0秒。

b）過(guò) 流：Idz=4×Ie=4×11A=44A，二 次 值11A，時(shí)限S=0.3秒。

c） 過(guò)負(fù)荷發(fā)信：Idz=1.2×Ie=1.2×11=13.2，次值3.3A，時(shí)限S=20秒。

3.2.3 定值整定

1）800kVA變壓器柜：CT：75/5A：

a）速斷：一次取值744A，二次值93A，時(shí)限S=0秒，變高兩相短路時(shí)保護(hù)靈敏系數(shù)為：Klm=5412/744=7.27。

b） 過(guò)流：一次取值88A，二次值11A，時(shí)限S=0.3秒，變低兩相短路時(shí)保護(hù)靈敏系數(shù)：Klm=525/88=5.96。

c）過(guò)負(fù)荷發(fā)信：

一次取值1.2×Ie=1.2×22=27.2A，二次值3.4A， 時(shí)限S=20秒。

2）100kVA變壓器柜：CT:20/5A：

a）速斷： 一次取值380A，二次值95A，時(shí)限S=0秒，變高兩相短路時(shí)保護(hù)靈敏系數(shù)：Klm=5412/380=14.24。

b） 過(guò)流： 一次取值44A，二次值11A，時(shí)限S=0.3秒，變低兩相短路時(shí)保護(hù)靈敏系數(shù)：Klm=269/44=6.11。

c） 過(guò)負(fù)荷發(fā)信。

3.3 電氣一次部分

3.3.1 電氣主接線

配電站電壓為10kV及0.4kV的母線，采用單母線接線形式。配電站10kV電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)采用真空斷路器，兩路供電電源之間設(shè)置有可靠的電氣閉鎖裝置。

3.3.2 電氣平面布置

高壓開(kāi)關(guān)柜單列布置在配電房?jī)?nèi)。柜前需操作維修通道以1700～2000mm考慮，柜后通道以800～1000mm考慮，配電房高度以＞4000mm考慮，不影響高壓的正常運(yùn)行，布置圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 1#配電室平面布置圖

圖2 2#配電室平面布置圖

因配電房位置限制，高壓開(kāi)關(guān)柜若安裝于二樓，采用電纜橋架敷設(shè)電纜，樓板鉆孔，方便電纜的引接[3-5]。

對(duì)外的門(mén)、窗需設(shè)置防小動(dòng)物的門(mén)坎擋板及網(wǎng)欄，電纜孔洞亦要求封閉。

3.3.3 主要設(shè)備的選擇

1）電力電纜選用YJV22-8.7/15的交聯(lián)電纜。

2）開(kāi)關(guān)柜選用KYN28A-12真空斷路器柜：①電源進(jìn)線柜，柜內(nèi)開(kāi)關(guān)選用真空斷路器，開(kāi)斷短路電流31.5kA。②視變壓器容量及臺(tái)數(shù)設(shè)置變壓器出線柜，柜內(nèi)開(kāi)關(guān)選用真空斷路器 ，開(kāi)斷短路電流25kA ；③電源計(jì)量柜，柜內(nèi)開(kāi)關(guān)選用真空斷路器 ，開(kāi)斷短路電流25kA[6]。

3）變壓器中性點(diǎn)接地方式選擇TN-S系統(tǒng)，三相五線制。

3.4 電氣二次部分

1）采用直流操作，選用高頻開(kāi)關(guān)直流盤(pán)(24AH/220)，供繼電保護(hù)及開(kāi)關(guān)柜操作電源。

2）計(jì)量柜小車與進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)設(shè)有電氣及機(jī)械聯(lián)鎖，防止帶負(fù)荷拉合小車。

3）進(jìn)線柜裝設(shè)定時(shí)限過(guò)流、限時(shí)速斷保護(hù)。

4）變壓器出線柜裝設(shè)定時(shí)限過(guò)流、限時(shí)速斷保護(hù)，干式變壓器超溫跳閘保護(hù)、高溫發(fā)信。

5）“一主一備”供電方式，裝設(shè)自動(dòng)投入裝置。一次取值13.2A，二次值3.3A，時(shí)限S=20S。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)梅州大堤七孔閘電排站增設(shè)一回供電線路，并在泵站變配電室加裝開(kāi)關(guān)柜及自動(dòng)裝置，達(dá)到了雙回路供電、自動(dòng)投入備用電源的目的，提高了電排站的供電可靠性與本電排站防洪、防汛能力，保障了梅州經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速穩(wěn)定發(fā)展。工程實(shí)施過(guò)程中，需嚴(yán)格按照相關(guān)操作要求執(zhí)行，保證安全達(dá)到高質(zhì)量目標(biāo)。