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彭水电站500kV配电装置选型及布置

人民长江 2013-02-09 07:05:34

[导读] 摘要:彭水水电站装设5台单机容量350MW的水轮发电机组,主厂房采用地下式布置。结合电站的地形、地质条件,500kV主变压器选型及地下、地面布置,对500kV高压配电装置选型及布置方式进行了技术经济比较,推荐了适合彭水水电站的三相式主变压器和GIS配电装置布置方案,即:彭水电站升压站主变压器,采用三相强迫油循环风冷变压器,布置在主厂房顶偏上游侧380m高程地面,500kV高压配电装置采用GIS,布置在主变压器场上游侧同一地面。电站于2003年3月开始工程筹建,2008年2月6日首台机组投产发电,2008年

 

 


中国分类号:TV734.21 文献标识码:A

1 概述

彭水电站装机5台,单机容量350MW,总装机容量1750MW。电站位于重庆市彭水县,至重庆主城区的直线距离约180km,电站建成后将主要向重庆市电力系统送电,电站采用500kV一级电压接入系统,出线2回,落点力距电站约20km的彭水张家坝500kV变电站。彭水电站的电气主接线经过技术经济比较:发电机与主变压器采用单元接线,500kV高压侧接线采用双母线接线。

2 500kV主变压器选型布置位置选择

2.1 选型

彭水电站单机容量350MW,功率因数cosφ=0.9,500kV主变压器容量选择390MVA,其运输尺寸约为8.6m×3.3m×4.1m(长×宽×高),运输重量约为219t。根据电站的地理位置和交通情况,运输可采用水陆联运方式,经过长江运至乌江,乌江至彭水电站的航道,在中水期可通过500t船只,219t的三相双主变压器运输是可行的,故选择三相式主变压器

2.2 布置位置

通常国内外多数地下电站将主变压器布置在与发电机层同高程的专用主变洞室内。为便于主变压器运输和运行集中管理,同时减少大电流母线运行电能损耗,彭水电站发电机层220m高程上游布置主变洞室受51号岩溶系统C4、C5夹层不良地质条件限制,下游布置主变洞室受到此高程地下温泉带(泉水温度39℃)及周围溶洞地质条件的影响限制,因此,在彭水电站主厂房发电机层上、下游法布置主变洞室。

彭水电站地下洞室中,在主厂房下游270m高程设有尾水闸室,室内起吊尾水闸门的桥机为300t,主变压器布置地下,可考虑将变压器和GIS配电装置室与尾水闸门室结合共用一个洞室,这样主变压器运输、卸车都无需另设通道、设施。同时,按照枢纽地形情况,彭水电站在厂房顶偏上游侧地面有一与主厂房长度方向相同的狭长山洼地带,高程约380m,可以布置变压器和GIS配电装置,主变压器的运输问题,结合施工总体布置中的施工运输道路,无需另开设专用运输道路。

根据以上情况,主变压器布置位置有两个方案:

方案A:布置在地下270m高程。发电机离相封闭母线从主厂房下游出线,经过220m高程水平母线廊道后,沿母线竖井至270m高程,此方案每台机封闭母线长119三相米。GIS高压出线则采用干式电缆或SF6管道母线垂直引至地面接架空出线设备。

方案B:布置在地面380m高程。离相封闭母线从上游出线,经过220m高程水平母线廊道后,沿母线竖井垂直上升至380m高程地面,此方案每台机封闭母线长206三相米。

两方案离相封闭母线长度相差较多,年电能损耗差异较大,电气设备和土建费用也不一样,各方案的经济比较结果见表1。

由表1可知,主变压器布置于地下方案与地面方案相比,采用SF6管道母线,计算设备土建投资和电能损耗费用观值(贴现率8%,期限25a)的总差价,A方案比B方案多525.4万元;采用干式电缆,计算设备土建投资和电能损耗费用现值的总差价,A方案比B方案多69.4万元,地下方案贵在土建和供水系统。

变压器地下方案中,因主变和GIS配电装置室与尾水闸门室共用一个洞室,此洞室净宽达23.5m,洞室位置经比较选择,在地质上避开南津关第2层后,又将与93号夹层及84号岩溶系统不良地质条件交汇,工程处理未知因素较多,短时间难以提出较完善的处理方案,所以,主变压器布置于270m高程地下方案不作选择方案,主变压器布置推荐采用380m高程地面方案。

表1 主变压器布置方案经济比较   万元

注:括号内数字为干式电缆方案;方案A中有变压器冷却供水系统325万元。

2.3 冷却方式

考虑主变压器布置位置。若主变压器布置在地下洞室中,因通风、散热条件差,冷却方式采用水冷。若主变压器布置在地面,由于地面高程为380m,而电站正常蓄水位293m,导致取水较困难,地面通风、散热条件比较好,冷却方式采用风冷。

3 500kV配电装置选型布置位置选择

3.1 现场条件

彭水水电站坝址处于高山峡谷地区,厂房所在右岸山坡下陡上缓,350m高程以下坡度60°,以上坡度40°。地形分布高程为440-380m,厂房偏下游侧更是地势陡峻,不适合布置地面开关站,偏上游侧是重丘和谷鸭公溪,结合周边地形条件,在2-3km范围内找不到开挖方量小的场地布置地面开关站,因此,鉴于主变压器布置在主厂房顶偏上游侧地面380m高程,500kV开关站考虑布置在主厂房顶上游鸭公溪谷底开挖形成的380m高程平台较为合适,变压器场和开关站合二为一形成500kV升压站。

3.2 配电装置布置方案比较

彭水电站变压器布置在主厂房顶偏上游侧380m高程地面,500kV配电装置布置在该地面。当采用GIS配电装置时,该地带场地开挖面积较小,GIS既可布置在主变压器上部的GIS室中,也可与主变压器布置在同一地面。当采用开敞式配电装置时,该地带受地形条件限制,场地开挖面积大。综合考虑,500kV配电装置布置位置考虑了3个比较方案。

方案1:采用GIS配电装置布置在主变压器上方。主变压器布置在380m高程地面层,GIS配电装置布置在第2层392m高程,GIS室顶405m高程布置高压架空出线设备,500kV升压站占地面积177m×26.5m(长×宽),位于主厂房上游约15m。采用5个5m×4m的母线竖井将离相封闭母线引至地面与主变压器连接。

方案2:采用GIS配电装置,与主变压器布置在地面同一高程,GIS配电装置布置在主变压器场上游侧单层建筑物中,GIS室顶393m高程布置高压架空出线设备,500kV升压站占地面积177m×45m(长×宽),主变压器和母线竖井的位置同方案1。

方案3:开敞式配电装置,与主变压器布置在380m高程,配电装置布置在主变压器场上游侧地面,500kV升压站占地面积195m×226m(长×宽),主变压器和母线洞的位置同方案1。为提高开敞式配电装置的可靠性、减少停电损失,在与采用GIS配电装置方案比较中,此方案的电气主接线采用一个半断路器接线。

上述3个方案中,由于配电装置选型布置位置不同,在技术性能上有较大差别:

(1)3个方案主变压器和母线洞的位置一样,方案1和方案2均采用GIS配电装置,仅为GIS布置位置不同,采用GIS配电装置可靠性高,使用寿命长,占地面积小。

(2)采用敞开式配电装置,开关站占地面积大,运行人员巡视范围较大、环境较差。电气设备易受气候变化的影响,彭水电站区域的气象记录表明,有冰雹发生,敞开式配电装置受到冰雹袭击容易受损。日温差较大,断路器密封圈易老化发生漏气、操作机构漏油等较频繁。

由上述可知,采用GIS配电装置的可靠性、运行维护、检修等技术性能均远优于敞开式配电装置。为了进行经济比较,对3个方案的土建工程和电气设备投资进行了比较,见表2.

表2 配电装置布置方案经济比较结果  万元

 

从表2中可知,对于采用GIS配电装置的两种布置方案,电气设备投资相当,土建工程量及投资,方案2比方案1稍大,约为408万元,相差的部分约占总投资比例的2%,但GIS平层布置方案对机电设备及中控室布置较为有利:①主变压器发生火灾或爆炸不会影响GIS设备和中控室;①由于场地开阔,发生消防安全事故有利于人员疏散;③离相母线竖井地面出口处上方无大型建筑物,竖井出口处土建基础处理较容易。两方案比选,推荐方案2为GIS同层布置

方案2与方案3相比,因开敞式配电装置占地面积大,土建的开挖方量比采用GIS配电装置大许多,虽然开敞式配电装置电气设备投资便宜约5000万元,但电气设备和土建工程的总投资比较,GIS平层布置方案比开敞式配电装置方案还便宜1290万元,同时考虑采用GIS配电装置的可靠性、运行维护、检修等技术性能均远优于敞开式配电装置

综上所述,彭水电站推荐GIS同层布置方案2。

4 结语

彭水电站升压站主变压器采用三相强近迫油循环风冷变压器布置在主厂房顶偏上游侧380m高程地面,500kV高压配电装置采用GIS,布置在主变压器场上游侧同一地面。电站于2003年3月开始工程筹建,2008年2月6日首台机组投产发电,2008年底5台机组全部投产发电。

作者简介:杨杰,男,长江水利委员会设计院机电处,高级工程师。

[整理编辑:CK365测控网]
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