电气一次设计

南阳回龙抽水蓄能电站综述


[摘　要] 与常规水电站相比，抽水蓄能电站的电气设备要复杂许多，其复杂的原因主要是增加了变频启动装置和换相设备。回龙抽水蓄能电站的单机容量在中等容量的可逆机组中属偏大，电气设计有着许多特殊性和复杂性。本文就南阳回龙抽水蓄能电站电气主接线、厂用电接线、主要电气设备选型及布置、过电压保护与接地、消防、照明等技术问题进行了分析。

[关键词] 电气一次设计 主接线 设备选型及布置 抽水蓄能电站

1 电站概况

回龙抽水蓄能电站位于河南省南召县境内，距负荷中心南阳市直线距离70km，距云阳220kV变电站直线距离28km。电站采用地下厂房布置方案，装设2台混流可逆式水泵水轮机组，总装机容量120MW，单机容量为60MW/67MW(发电/电动)，功率因数0.9/1.0(发电/电动)，机组最大工作水头412m，同步转速750r/min,电站以1回220kV线路接至云阳变电站。发电电动机～主变压器采用单元接线方式，升高电压侧的接线采用联合单元接线形式，采用GIS设备，220kV配电装置出线采用220kV高压交联聚氯乙烯电力电缆引至地面出线场，地面出线场采用户外敞开式设备。机组起动方式以变频起动为主、背靠背同步起动为备用。该电站在电力系统中担当调峰填谷和容量备用的作用。工程于2001年开工，2005年9月全部建成并投入商业运行。

2 电站在电力系统中的作用及接入系统方式

抽水蓄能电站在电力系统中担当调峰填谷、承担调频和容量备用的作用，根据《水力发电厂机电设计技术规范》(SDJ173-85)，接入系统设计一般原则宜为：

(1)电站输电电压尽量采用一级电压出线；

(2)应以尽量少出线回路数直接接入电力系统的枢纽变电站；

(3)应考虑调峰负荷和抽水电源的合理配置。

南阳回龙抽水蓄能电站位于南召县城东北16km的岳庄村附近，距负荷中心南阳市70km，距云阳和遮山220kV变电站直线距离分别为28km和65km，距鸭河口火电站(700MW)直线距离48km。根据《南阳回龙抽水蓄能电站2×60MW机组接入系统修改补充》及《关于印发南阳回龙抽水蓄能电站2×60兆瓦机组接入系统设计审查意见的通知》豫电办【2000】841号，电站接入系统方案为：电站设220kV一级出线电压，对外以1回220kV线路接至云阳变电站。

3 电气主接线

3.1 接线形式

与常规水电站相比，抽水蓄能电站主接线最主要特点是发电电动机电压侧的接线十分复杂，这是由发电电动机起动、换相等问题带来的。因此接线设计应力求简化，不宜设置带有母线的接线形式。本站发电电动机～主变压器采用了单元接线方式。这种单元接线简明清晰，运行可靠灵活，布置简单方便，维护工作量小，更适合于抽水蓄能电站。

根据《水力发电厂机电设计技术规范》(SDJ173-85)：当发电电动机～主变压器采用单元接线方式时，在发电机出口处应装设隔离开关，但在需要倒送厂用电或开停机频繁的调峰电厂宜装设发电机断路器。由于本电站做调峰填谷运行，机组开停机操作频繁，且在每个发电机单元回路接有厂用电源分支，为适应频繁操作的运行工况，并保证机组停运时，通过主变从电力系统反送厂用电，本电站发电机回路均设置了发电机断路器。

本电站仅有1回220kV出线，机组与变压器的连接方式采用单元接线后，进线为2回，220kV配电装置选择SF6全封闭组合电器地下布置型式。根据工程的实际情况，升高电压侧的接线采用联合单元接线形式，即2台主变经2台断路器后与出线隔离开关组成联合单元。

3.2 换相方式

抽水蓄能电站具有发电和抽水两种基本工况，拟定电气主接线的主要工作是发电电动机组起动的换相问题。换相方式一般有主变低压侧换相和升高电压侧换相两种方式。高压换相能简化机压设备的布置，但会使高电压侧接线复杂，一般在电压等级不高经投资论证合理时予以选择。本电站升高电压侧电压等级较高，在高压换相会导致投资剧增。另外由于厂用电分支回路和励磁变分支回路要由主变低压侧引取，为避免这些分支回路重复设置换相设备，发电机断路器及换相开关宜设置在主变低压侧分支回路以外。因此，从节省投资、简化高压侧接线的角度考虑，确定采用主变低压侧换相方式。

4 厂(坝)用电系统

根据规范要求，全部机组运行时应有2个独立电源，第一个电源由机压母线各引1回电源经限流电抗器至高压厂用变压器。第二电源由施工(永久)35kV变电站10kV母线引接。

(1)厂用电

厂用电电压等级的设置：厂用电设备采用0.4kV一级电压供电。

厂用电接线方式：厂用电设3台1 000kVA、10.5/0.4 kV厂用变压器，对应每台变压器设一段低压母线。I段、II段母线电源引自1号、2号发电电动机机压母线；III段母线电源引自35kV施工变电站10kV母线，作为厂用电的备用电源。III段母线与I段、II段母线间均设母联断路器。全厂公用电、机组自用电、照明用电采用混合供电方式。

(2)坝用电

上库设1座组合式户外变电站，变压器容量为160kVA、变比为10.5/0.4kV，电源引自35kV施工变电站10kV母线。

下库设1座组合式户外变电站，变电站站内设2台变压器，变压器参数均为250kVA、10.5/0.4kV, 变电站进线电源为1主1备2回，其主供电源引自35kV施工变电站10kV母线，备用电源引自1号发电电动机机端。