基于川源水电站主要电气设备选择分析

基于川源水电站主要电气设备选择分析

唐劲松

广西桂水电力股份有限公司天湖发电分公司 广西 桂林市 541500

摘要：近些年来，我国对于水资源的有序开发和合理利用化程度不断提升，各类水利工程的建设也如火如荼，水电站的建设对于保证邻近区域的农业灌溉和经济发展有着重要的推动作用，因此水电站的建设质量十分重要。而在水电站的水利调节功能发挥，同其自身的电气设备有着密切联系，基于此种情况，本文针对川源水电站的电气设备选择工作进行分析，以供类似工程参考。

关键词：水利工程；水电站；电气工程；电气设备

1引言

川源水电站技改前装机容量为2×1000=2000kW，发电机端电压为6.3kV，电站主接线接线方式采用了“两机一变”扩大单元接线方式，出线电压为35kV。6.3kV 侧为单母线不分段，每台发电机采用一面GG-1AF 固定式开关柜做为发电机进线，主变低压侧无断路器只设隔离开关。35kV 侧设有两回出线，分别为花全线和马坪线。主变高压侧及线路断路器均为DW6-35/600 型多油断路器。

2工程建设必要性

川源水电站项目目前已经投入运营长达二十余年，虽然在使用过程中产生了较好的经济效益，但是在正常使用时故障率高、运行安全稳定性差、机电设备老化以及机组效率低等方面的问题也日益凸显。当前各类新技术手段不断涌现，尤其是计算机技术开始不断深入到各个领域的正常发展之中，这也给水电站的正常运营带来较大的发展机遇。如果能够在水电站运营中合理的应用计算机技术和自动化技术，那么将给水电站的运行可靠性和维护便利性带来质的提升，甚至在某些时间段之内，还可以实现不需要人工参与的自动化管理和无人值班作业。这不但能够对现有的人力资源和资金资源进行充分合理的运用，同时对于提升水电站自身的运营经济效益和安全可靠性也有着重要的促进意义，因此对水电站进行技术升级和技术改造十分有必要。

3.电气主接线

3.1主接线形式

川源水电站技术改造没有对水电站原有的主接线方式进行变更，只对陈旧老化设备进行改造和替换，电站主接线仍采用“两机一变”扩大单元接线方式。技改后电站装机容量为1×2000KW＋1×1000KW=3000KW，主变出线电压为35kV，发电机端电压为6.3kV。6.3kV 侧为单母线不分段，每台发电机采用一面KYN28 手车式开关柜（内配ZN28-12 型真空断路器）做为发电机进线。35kV 侧设有两回出线，分别是花全线、马坪线。主变高压侧及线路断路器采用ZW7-40.5 型真空断路器，低压侧采用一面 KYN28 手车式开关柜（内配 ZN28-12 型真空断路器）。

川源水电站本次技改工程主要有以下几方面：第一，根据机组技改后的容量，本次技改将原有 S7型主变压器更换成节能低耗的S11 型油浸式变压器。第二，将原GG-1AF型高压成套开关柜更换成KYN28-12型（包括更换断路器、隔离开关、互感器等）高压成套开关柜。第三，将原BSL-1 型的厂用低压盘更换成GCS 抽出式厂用低配电屏。第四，更换原S7 站用变压器，采用更为节能低耗的SCB11型干式变压器。第五，将站内老式的励磁系统进行更换。第六，将原6.3kV老旧的电力电缆更换成YJV型交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。第七，将原35kV侧DW6-35 型多油断路器更换成ZW7-40.5 型真空断路器。第八，将原GW5-35 型隔离开关更换为GW4-40.5 型电动机构水平开启式隔离开关。最后，更换所有的电压、电流互感器。

3.2站用电接线

根据本站机组型式、容量和台数，厂用变压器选用一台SCB11-100/6.3 型干式变压器，电源取自6.3kV 电压母线；备用电源采用电站原有的柴油发电机组，型号为XGY50，50kW/50HZ，400V/230V。两回电源互为明备用，配置备用电源自投装置，正常情况下，厂用变压投入运行，柴油发电机组作为备用电源。厂用母线为单母线接线方式，电压为400V，三相四线式系统，中性点直接接地

4川源水电站电气设备选择

4.1发电机选择

本次技改工程拟对电站 1#、2#发电机组进行增效技术改造，技改后水电站 1#、2#，发电机容量为1×2000KW＋1×1000KW=3000KW，技改后 1#、2#发电机主要参数如表1所示：

表1 1#、2#发电机主要参数

4.2变压器选择

根据机组增容大小，本次技改对原有S7 型主变压器及S7 型厂用变压器进行更换，选用S11 节能型油浸式电力变压器和SCB11 节能型干式电力变压器，在满足发电机出力及厂用负荷的情况下，还起到较好的节能效果。具体参数如表2所示：

表2电力变压器参数

4.3发电机电压设备选择

4.3.1发电机机端 6.3kV 电压设备

现运行发电机高压设备采用的型号是GG-1AF型高压成套开关柜，这种柜已逐渐被淘汰，本次技改选用比较主流的手车式 KYN28-12 成套开关柜。开关柜内采用 ZN28-12 真空断路器，配先进的合理的弹簧操作机构。该类型开关柜结构合理、维护方便、“五防”闭锁功能可靠，具有体积小、寿命长、少维护、运行可靠操作简便等特点。本次技改全部旧的GG-1AF型高压成套开关柜更换为KYN28-12型高压成套开关柜，其中：1#发电机励磁变进线柜1面；1#发电机出口PT柜1面；1#发电机出线柜1面；2#发电机励磁变进线柜1面；2#发电机出口PT柜1面；2#发电机出线柜1面；主变低压侧进线柜1面；厂用变进线柜1面；6.3kV母线PT柜1面；共计9面柜。

4.3.2发电机中性点设备

本次技改拟将发电机中性点设备安装于开关柜内，采用 HXGN□-12型开关柜，开关柜尺寸 600×900×1900mm（宽×深×高），可以充分利用原有的电缆沟进行布置。本次技改新增 HXGN□-12 型发电机机端及中性点柜，其中：1#发电机中性点柜1面；2#发电机中性点柜1面；共计2面柜。

4.4厂用低压配电设备选择

现运行的低压厂用配电柜为老式的BSL柜型，由于其运营年代久远，目前已经经过了二十多年的运行，其系统内部的大多数电气元器件都已经出现了严重的老化现象，这对于保证供电可靠性十分不利。本次技改计划对此部分盘柜进行更换，用目前广泛应用的GCS型低压抽出式开关柜进行更换，这种开关柜的特点在于，开关柜的各功能室相互隔离，各室的作用相对独立。同时，当馈电柜中的某回路开关故障时，可直接更换抽屉，无须断电，保证其他回路的供电正常。

GCS 厂用低压配电柜参数：型号GCS，主电路额定电压：AC380（400）V，辅助电路额定电压：AC220、AC380（400）V、DC220V，额定频率，50Hz，额定绝缘电压660（1000）V，雷电冲击耐压75kV，额定电流（水平母线）≤4000A额定电流（垂直母线）≤1000A母线额定短时耐受电流50kA/1s，母线额定峰值耐受电流：105kA/0.1s，母线，三相四线制（A、B、C、PEN），防护等级IP10，柜体尺寸：800×600×2200mm（宽×深×高），更换用 GCS 低压抽出式开关柜共 3 面，其中进线柜（1 面），馈电柜（2 面）。

4.5 35kV电压设备选择

现运行的 35kV 断路器均为 DW6-35 型多油断路器，经过 20 多年的运行，设备已出现锈蚀和绝缘老化现象，可靠性较差，而且维护费用较高。现在更换为性能和可靠性更高的ZW7-40.5 型真空断路器。

4.6电力电缆及控制信号电缆选择

发电机至发电机出线柜、发电机至发励磁变、厂用变进线柜至6.3kV 厂用变等电力电缆，原设计选用的电力电缆是铝芯材料，经20多年的运行，电缆的接头处及导线已氧化受损，威胁到电站的安全运行，故本次技改设计选用YJV22-6/10kV 型交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆更换原有的电力电缆。原设计采用的控制及信号电缆为无屏蔽电缆，技改后由于采用综合自动化微机监控保护装置，对信号的干扰有严格的要求，因此技改设计选用具有屏蔽功能的KVVP2 型铜芯聚氯乙烯绝缘控制、信号电缆，电缆长度约 3000 米。

5结束语

综上所述，水电站电气设备的合理选用对于充分发挥水电站在水力调节和保障地方经济发展等多个方面有着重要的促进作用。因此，在进行水电站电气设备的选用过程中，应当充分同工程现场实际工况相结合，因地制宜的选用最为合理的电气设备，以发挥水电站的最佳功效。

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作者简介：唐劲松，男，1972年10月出生，本科学历，工程师职称，主要从事电站运行管理和技术改造工作。