淺析一起中小水電站首部大壩應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)及其輔助設(shè)備的配置方案

1、淺析一起中小水電站首部大壩應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)及其輔助設(shè)備的配置方案目前很多中小水電站的開發(fā)為民營投資建設(shè)，對電站首部大壩的閘門電源供電可靠性未得到足夠的重視，很多均未配置大壩應(yīng)急電源，這對大壩及電站的安全運(yùn)行帶來一定隱患，現(xiàn)以我公司下屬的云南文山州黃家坪電站首部大壩應(yīng)急電源配置方案為例，以幫助尚未配置大壩應(yīng)急電源的予以參考。2項目概況我公司下屬的文山州黃家坪電站是從民營企業(yè)手中收購的，電站裝機(jī)2X10MW混流式機(jī)組，水庫庫容801萬，興利庫容302萬，大壩設(shè)有1道表孔閘和3道底孔閘，表孔閘和底孔閘均為固定式雙吊點(diǎn)平面閘門，啟閉方式為固定卷揚(yáng)式，電源由電站站用電直供（無備用電源）。2009年6月投產(chǎn)

2、至今，大壩尚未配置應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)，我公司收購后為確保電站大壩在汛期安全度汛，從應(yīng)急柴油發(fā)機(jī)的機(jī)房位置選擇、容量計算和配套設(shè)備選擇等方面進(jìn)行了設(shè)計。3房位置選擇機(jī)房位置選擇應(yīng)盡可能離配電室最近，以便于接線、操作和管理，減少材料、電壓和電能的損耗。機(jī)房應(yīng)通風(fēng)良好、便于散熱和排煙，應(yīng)方便機(jī)組的吊裝、搬運(yùn)和檢修，應(yīng)避開潮濕環(huán)境。根據(jù)以上要求，提出如下方案：方案1：設(shè)置在啟閉機(jī)房的配電屏附近，投資最省，接線最短，但現(xiàn)場已無安裝位置，且柴發(fā)運(yùn)行時的震動會對啟閉機(jī)房帶來一定安全影響。方案2:置在大壩閑置房內(nèi)，該房面積約15平方米，緊鄰值班室，該方案投資較少，但占用大壩檢修期間人員辦公和住宿地點(diǎn)。方案3：在大

3、壩值班室擴(kuò)建端新修一間柴發(fā)配電房，并將雙頭切換刀閘安裝于此，該方案距離配電變壓器最近，但投資相對較大。綜上所述，在征求電站后，最終采用了方案2。4機(jī)組容量選擇（1）負(fù)荷統(tǒng)計。根據(jù)汛期泄洪操作步驟：先開啟大壩表孔閘門，此時如無法滿足泄洪要求，再根據(jù)洪水情況逐一開啟底孔閘門。因此，在汛期可能出現(xiàn)最大負(fù)荷為：開啟表孔閘、應(yīng)急照明（預(yù)估1kW）和柴發(fā)室軸流風(fēng)機(jī)（預(yù)估1kW），即：2X18.5kW+2kW=39kW。（2）柴發(fā)容量計算。根據(jù)火電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定和民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇：K 取 1.1,按汛期出現(xiàn)最大負(fù)荷需要進(jìn)行計算，保證系數(shù)為柴油發(fā)電機(jī)效率，一般取0.9。側(cè)：P

4、=KP/1=1.1X39/0.9弋47.7kW根據(jù)實(shí)際啟動表孔閘觀察到的電流計算。由于電站大壩各閘門電機(jī)均為繞線式電機(jī)，其啟動方式為轉(zhuǎn)子回路串電阻器啟動，因此啟動電流較小，現(xiàn)場觀察到實(shí)際啟動表孔閘門時的啟動電流約95A,而繞線式電機(jī)功率因素一般約0.7左右。側(cè)：P=UIcos6=1.732X0.38X95X0.7=43.8kW按照民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范6.1.2條，配置柴發(fā)容量可按電源變壓器容量的10%20%進(jìn)行估算，電站大壩配置的變壓器容量為315kVA,取20喏口為：63kVA,約50kW。綜上所計算，結(jié)合柴發(fā)市場實(shí)際規(guī)格等級，擬配置50kW（即:視在功率62.5kVA,功率因0.8）柴發(fā)即

5、可滿足要求。5過負(fù)荷能力和電壓等校驗（1）根據(jù)火電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定，柴發(fā)帶負(fù)荷啟動一臺最大容量的電動機(jī)短時過負(fù)荷能力要求進(jìn)行校驗。由：n+（1.25-K）/1.5:計算負(fù)荷，K=0.8X38=30.4：最大電機(jī)額定功率:最大電機(jī)啟動電流倍數(shù)（繞線式電機(jī)一般為23倍），貝U：30.4+（1.25X20.8）X371/1.5=62.2kV而擬配置的柴油發(fā)電機(jī)容量為62.5kVA,故62.5）62.2。擬配置的50kW（62.5kVA）柴油發(fā)電機(jī)可滿足啟動最大電機(jī)時的過載能力要求。（2）根據(jù)火電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定，按最大電機(jī)啟動時對母線電壓水平校驗。由公式：=/（+1.25）：為擬選定柴發(fā)容量

6、:最大電機(jī)啟動電流倍數(shù)（繞線式電機(jī)一般為23倍）：最大電機(jī)額定功率:柴發(fā)機(jī)暫態(tài)電抗，一般為0.20.25。則：=/（+1.25）=62.5/（62.5+1.25X2X37X0.200.25）=62.5/（8185.625）Q0.770.73因此，根據(jù)火電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定啟動最大一臺電機(jī)時母線電壓以不低于額定電壓的75%為宜，由此可見校驗可滿足要求。（3）母線電壓達(dá)到75%時啟動最大電機(jī)時，對現(xiàn)場配置的空開是否過流跳閘進(jìn)行校驗。由上一步進(jìn)行的母線電壓校驗知，最低電壓將達(dá)到73%-77%之間，因此，選擇電壓達(dá)到75%（285V）進(jìn)行反算電機(jī)啟動瞬間現(xiàn)場PLC配置的空開是否過流跳閘進(jìn)行校驗。由：

7、P=UIcos8,彳#1=37/（1.732X0.285X0.7弋107A此時計算電流107A大于現(xiàn)場PLC配置的空開額定電流（100A），但該空開設(shè)有兩種過流保護(hù)：一是帶長延時反時限過流脫的反時限過流保護(hù)（對于22kW以下電機(jī)帶重載啟動時間約015秒），二是瞬時過電流脫扣器瞬時過流保護(hù)（對繞線式電機(jī)按啟動電流的1.7倍整定）。因此，現(xiàn)場PLC柜配置額定電流100A的空開可滿足啟動瞬間電壓達(dá)到75%時不跳閘的要求。因此，通過以上的計算和校驗，電站大壩應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)擬配置容量為50kW柴油發(fā)電機(jī)，可滿足要求。雖然擬選擇的50kW柴發(fā)，考慮了1.1保證系數(shù)，并通過校驗亦可滿足要求，但為了更可靠、更

8、安全，并考慮到多年運(yùn)行后和國內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組的效率等因素，最終考慮選擇大一等級的柴油發(fā)電機(jī)，即：選擇60kW級的柴油發(fā)電機(jī)，而且價格相差不大。6配套設(shè)備的選擇（1）柴發(fā)機(jī)房面積。根據(jù)最終選擇的60kW柴油發(fā)電機(jī)規(guī)格為1800X750X1200,以及計規(guī)范要求，柴發(fā)的維護(hù)通道需大于1m，操作通道需大于2.5m。因此，柴油發(fā)電房面積需約12平方米（長4.5米、寬2.5米、高3米）。（2）柴油機(jī)房通風(fēng)設(shè)備。為確保柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行中充分散熱和可靠運(yùn)行，根據(jù)擬選擇的60kW柴發(fā)排氣量約4L，以及柴發(fā)配電室面積約12平方米。因此，柴油機(jī)房擬對稱開啟兩扇窗戶進(jìn)行自然通風(fēng)散熱或者設(shè)一臺邊墻式DWXE-300D4型

9、的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣。（3）戶內(nèi)雙頭切換刀開關(guān)。根據(jù)表孔閘門啟動時觀察的電流約95A左右，以及現(xiàn)場PLC控制柜配置的空氣斷路器額定電流為100A,以及以上計算最大電機(jī)啟動瞬間電壓降低到75%寸啟動電流達(dá)107A,再加上應(yīng)急照明和柴發(fā)室軸流風(fēng)機(jī)負(fù)荷?？紤]短路時短路電流，并結(jié)合通用刀開關(guān)規(guī)格型號，擬選擇帶防護(hù)罩的三相四線防誤HS11-200/160/4F型雙頭切換刀開關(guān)。（4）電纜選擇。仍選擇原大壩變至啟閉機(jī)房配電柜同規(guī)格電纜，即：（YJW22-3X70+1X35）。長度為30米，一是首部樞紐水泥雙桿變至應(yīng)急電源柴發(fā)機(jī)房雙頭切換刀閘約需20米，二 TOC o 1-5 h z 是應(yīng)急電源柴發(fā)出口至雙頭切換刀閘約需10米。熱鍍鋅接地扁鐵。預(yù)計70米，本次應(yīng)急電源柴發(fā)用20米；完善首部樞紐其它設(shè)備接地，預(yù)計50米。槽鋼。根據(jù)擬60kW的柴油發(fā)電機(jī)組，其重量約1頓，因此擬選擇10型的槽鋼，約需6米，用于柴發(fā)基礎(chǔ)。如選擇成套柴油發(fā)電機(jī)組，