冼香莲
百色市田阳区水旱灾害防御中心 广西百色市 ?533600
摘要：中国不同地区水利水电工程因发电厂水文期存在差异性，电力系统施工设计与运用根据实际合理规划可提高水电站经济效益。本文通过详述广西百色市田阳县甫牙水库初步设计施工中电力系统的设计与运用实例，为水利水电工程中电力系统的合理规划与设计提供参考。
关键字：水利水电 电力系统 设计 运用
0引言
水利水电工程中电力工程安全性与稳定性关系着国民日常生活与工农业建设发展，电力系统规划设计是电力工程设计工作中的重点。[1]电力工程设计人员根据电力系统规划设计内容合理分配资源，规划好工期，在预定时间内完成电力工程建设工作，可避免因延期交工造成经济损耗，节省工程资金投入，提高生产效益。电力系统规划设计首先需考察搜集运输环境信息，负荷预测信息、电站供电范围信息等，提取价值信息后依照电源条件、电力负荷条件及分布情况制定输电方案和输电网布局方案。[2]电力规划设计遵循安全性、成本节约性和周期性原则，水利发电厂水文期具有差异性，因此不同电源存在的电力状况有会较大差异。[3]本文通过详述广西百色市田阳县甫牙水库施工工程中电力系统施工的设计与运用实例，为广西水利水电工程中电力系统的合理规划与设计提供参考。
1 甫牙水库供水工程中电力系统施工设计与运用
1.1 甫牙水库概述
甫牙水库位于广西西部玉凤镇玉凤河的支流能带河上，水库区域属北亚热带季风气候，多年平均降雨量1100.8mm，平均径流量为8055万m3。流域内径流成因均为降雨形成，汛期4月~9月降雨占全年雨量84%左右。水库工程由拦河坝、输水管道等组成，坝址以上控制积水面积10.38 km2，总供水规模4633m3/d。水库校核洪水位579.08m，总库容112万m3，正常蓄水位576m，相应库容为78m3，兴利库容73.8万m3。是一座以供水为主，兼顾灌溉的小型水库枢纽，建成后主要向玉凤镇镇区、周边农村及下游灌区供水。甫牙水库供水工程设计在建筑节能、可再生能源的利用、运行管理人员设置等方面注重节能措施，提高能源的利用效率，符合国家相关节能降耗的规定要求。
1.2 甫牙水库供水工程中关于电力系统的设计
甫牙水库水力机械主要为弄甲加压泵站供水设备，共配备(无负压)叠压供水设备3套，两用一备。甫牙水库供水工程用电负荷较少，主要包括水库坝区启闭设备、加压泵站小型电机等。电力系统设计范围包括电气一次、电气二次，防雷设计等，配电设计至水库降压站、加压泵1站供电架空线终端为止。
（1）电源及供电线路
甫牙水库大坝电源及供电线路设计釆用10kV电压等级电源供电，10kV进线1回“T”引接于能带村10kV线路，导线长度均为1km，共计2km，导线型号均为LGJ-35/6。弄甲泵站采用0.4kV电压等级电源供电，0.4kV进线1回引接于能带村0.4kV线路，导线长度为0.5km，导线型号为BV-0.5-4×16。
（2）电气主接线
甫牙水库坝区主接线设计方案采用型号S13-50/10设降压变压器1台，额定电压比为10±2×2.5%/0.4kV，主变高压侧釆用跌落式熔断器保护，低压侧采用单母线接线方式。弄甲加压泵站主接线从泵站附近的能带村0.4kV线路“T”接1回电源进线至泵站的动力配电箱，供泵站生产、生活用电。
（3）主要电气设备
主变压器容量根据甫牙水库各个用电点的总计算负荷确定，并略有裕度。站内0.4kV主配电选用XL-21型落地式动力箱1面，选配HR5刀熔开关作为0.4kV母线进线开关，选配CDM1型塑壳断路器低压开关。泵站装机容量为3×3kW=9kW(2用1备)<15kW，故电动机采用直启动、控制方式。
机组设备大坝启闭机、弄甲加压泵站水泵布置在启闭层内，采用离墙单行布置。大坝电气设备除主变及主变高压侧设备采用户外布置外，其余电气设备均采用室内布置，有利于主要电气设备之间电气连接、安全运行及管理维护方便。其余2面悬挂式控制箱布置于闸室段启闭层内；1面GCS型低压抽出式配电屏、1台柴油机和1面集中控制柜均布置于管理房现地控制室内。弄甲加压泵站动力配电箱、水泵控制柜布置在泵房内，采用离墙单行布置。
（4）过电压保护及接地
为保护降压站电气设备和主变压器，防止直击雷对设备的破坏，主变压器附近装设一支20米独立避雷针，避雷针装设独立接地装置不与主接地网连接。10kV进线段、主变低压、0.4kV母线均装配一组氧化锌避雷器，防止线路雷电侵入波破坏电气设备。甫牙水库控制闸及降压站等装设接地网，使所有电力设备有效接地或接零，保护人身和设备的安全。接地网以水平接地体为主，垂直接地体为辅。接地材料采用角钢和圆钢，规格为垂直接地体镀锌角钢∠63x6，水平接地体镀锌圆钢φ18，埋深0.8m。接地网外缘闭合，外缘各角做成半径2.5m圆弧形。接地电阻要求不大于4Ω，若实测不满足要求需增设人工接地极。另在大坝控制闸建筑物顶线上敷设钢筋或利用钢筋混凝土屋顶面的钢筋作防雷装置，钢筋在整个屋顶面上焊接组成不大于20mx20m的网格，防雷装置接地引下线采用钢筋或柱内钢筋，从网格接点引下与水闸主接地网相连接。
弄甲加压泵站在0.4kV线路进线处均装设氧化锌避雷器防止沿线路侵入的雷电进行波。接地装置主要利用构造柱、地圈梁中主钢筋及进、出水钢管等自然接地体焊接为等电位基础接地网。泵站防雷接地、电气设备的保护接地等共用同一接地装置，接地电阻不大于4Ω，若实测不满足要求需增设人工接地极。
（5）二次保护及通信
甫牙水库主要电气设备的继电保护按《继电保护和安全自动装置技术规范GB14285-2006》和《电灌站设计规范GB/T50265-2010》要求进行设计。当电气设备发生故障、异常运行时，保护装置能快速、准确切除被保护区域的故障，防止事故进一步扩大化。变压配设过电流保护，电动机装设电流速断、过电流、断相、堵转、单相接地、低电压、过电压等保护电动机在发生故障时，有效减少故障对电动机的损害。水泵监控保护系统设备（无负压）叠压供水设备控制柜具有变频软启动、自动变频调速、定时换泵、（短路、欠压、过压、过载等）等监控保护功能，达到自动化要求。并配置生产调度和行政通信。
2 甫牙水库供水工程电力系统的经济效益
甫牙水库是一座以供水为主，兼顾灌溉的小型水库枢纽工程，建成后主要向玉凤镇镇区、周边农村及下游灌区供水。甫牙水库的兴建充分利用所在河段水资源，综合利用价值高。根据能源消耗总量和产生的经济效益分析计算，本工程万元GDP能耗约为0.043t标准煤，远低于广西田阳县1.889t标准煤/万元GDP能耗水平。
3 小结
广西水资源十分丰富，随地区发展建设和居民用水需求日益增大，水利水电工程技术内容日益更新与多样化。电力系统对水利水电工程中电能生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度。合理规划电力系统施工的设计与运用，可维护水电站设备间安全运行，方便管理维护，提高供电安全性和经济性。本篇通过详述田阳县甫牙水库初建电力系统的设计与运用实例，为广西水利水电工程规划与优化提供参考。
参考文献
[1]于静, 分析电力系统规划设计在电力工程设计中的应用[J]. 数码设计(下), 2021, 10(2): 85.
[2]潘云珠, 电力系统规划设计在电力工程设计中的应用[J]. 电力系统装备, 2020(5): 64-66.
[3]张银富, 电力规划设计在电力工程设计中的主要环节研究[J]. 百科论坛电子杂志, 2020(8): 1801-1802.
作者简介：冼香莲（1974-）女，壮族，广西田阳人，大专，工程师，主要从事防讯抗旱视频会议机房维护及山洪灾害系统平台技术工作。