[摘 要] 文章主要介紹南寧市青龍江防洪工程電氣設計中主要電氣設備選型的特點，從經濟實用性和技術先進性角度進行論述。該工程設計經驗可供同類工程借鑒。

[關鍵詞] 防洪；電氣設計；設備選型

[作者簡介] 林玉珍，南寧水利電力設計院工程師，研究方向：水利水電工程電氣設計，廣西 南寧，530001

[中圖分類號] TM92 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-7723（2012）12-0065-0004

青龍江流經廣西南寧市邕寧區(qū)那樓、青秀區(qū)劉圩鎮(zhèn)、長塘鎮(zhèn)等，在青秀區(qū)長塘鎮(zhèn)定西村王村新坡屯北1km處匯入邕江。青龍江流域雖已有兩座水庫進行調洪，但水庫下游區(qū)域尤其是與邕江交匯口處受邕江洪水影響較大，災情頻繁。隨著城區(qū)經濟快速發(fā)展，工農業(yè)發(fā)展迅速，青龍江入口處尚無防洪工程設施，存在安全隱患，難以適應經濟發(fā)展的需要。 青龍江防洪工程共設置1座防洪排澇閘，共5孔閘口，孔口尺寸為5×5m。5扇防洪排澇閘分別由5臺固定卷揚機啟閉，均為電動啟閉方式。附近無電源可配電，需對青龍江防洪工程作配電系統(tǒng)設計，并做好防雷及接地措施。設計方法可供同類工程借鑒。

一、電氣設計

（一）電氣設計理念

電氣設計理念符合時代發(fā)展的最新要求，使設計成果在工程中經濟實用，又有超前意識，設計工程師在對技術把關的同時，為業(yè)主方面考慮工程投資和使用功能等多方面因素，優(yōu)化系統(tǒng)，設計出合理可行的項目成果。青龍江防洪工程共5扇閘門，啟閉電機容量為5×15kW，防洪排澇閘用電電壓為0.4kV，工程所在地沒有電源可用，電源需從附近村莊原有的10kV高壓架空線引來。防洪排澇閘工程的電氣主接線方案為：10kV進線1回，10kV側采用單母線接線，低壓側采用單母線接線，根據(jù)工程的裝機規(guī)模、運行方式、重要性等因素，電氣設計主接線滿足了簡單可靠、操作檢修方便、節(jié)省投資等要求，方案合理可行。另外，在低壓配電柜0.4kV電源進線處設置雙電源轉換開關， 轉換開關進線一端接外部電源，另一端接電壓等級為0.4kV、功率為50kW的柴油發(fā)電機。在外部停電時，有備用電源投入，做到有備無患，保證供電的連續(xù)可靠性。

（二）主要電氣設備選型

1. 變壓器

變壓器容量根據(jù)防洪排澇閘啟閉機總容量、公用輔助設備容量及管理用電等綜合因素確定。本工程用電負荷估算如下：防洪排澇閘啟閉機容量5×15kW=75 kW；管理用電：12kW；檢修用電：10kW，總用電量為75+12+10=97kW，變壓器容量計算為S=P/cosφ，則S=97/0.8=121 kVA，選擇的變壓器容量為125kVA。目前工程配電中變壓器主要選用三類：干式變壓器、油浸式變壓器、箱式變壓器。干式變壓器是以空氣為絕緣介質的變壓器，具有結構簡單、維護方便、防火等特點，帶IP20外殼適用于戶內，用網孔鋁合金板制成，可防止異物進入，可在100%的相對濕度和其他的惡劣環(huán)境中運行，干式變壓器設備價格約4.6萬元；油浸式變壓器是線圈浸泡在油中，依靠油作冷卻介質的一種變壓器，具有防潮性，耐熱性、穩(wěn)定性的特點，主要安裝于室外，戶外油浸式變壓器設備價格約2.6萬元；箱式變壓器是將變壓器集中加入在箱體內，具有保護、配電、補償?shù)囊环N變壓器，設備價格約16萬元，箱式變壓器主要用于住宅小區(qū)、商場、機場、道路照明、礦山油田等，具有成套性強、結構緊湊、維護方便、可移動等特點。從經濟性角度考慮，結合工程所在地的地形特點，以上三類變壓器選擇干式變壓器或油浸式變壓器均能滿足配電要求，因防洪工程地處河邊，變壓器的安裝需考慮防洪、防盜等因素，選擇油浸式變壓器有較大優(yōu)勢。因為油浸式變壓器可在電桿上3m高處安裝，在四周徹2.5m高的圍墻，以防洪水侵襲。因此，變壓器選用S11系列戶外節(jié)能型油浸式變壓器，電壓為10/0.4kV，容量為125kVA。戶外油浸式變壓器目前在中小型水利工程配電項目中已廣泛應用，具有配電安全、穩(wěn)定，經濟實用的特點。

2. 高、低壓設備的選擇

近年來10kV配電線路用戶側進線開關的選擇常用三種方案：方案1：在戶外10kV終端桿上安裝柱上真空斷路器和避雷器，室內高壓進線處安裝3面高壓開關柜。方案2：在10kV配電線路用戶進線的責任分界點安裝智能型柱上分界開關，在終端桿上安裝新型高壓熔斷器和過電壓保護器。 方案3：直接在10kV終端桿上使用RW型跌落式熔斷器和避雷器進行電流開斷及保護。 如使用方案1，10kV高壓開關柜具有壽命長、操作方便靈活、運行可靠的優(yōu)點；真空斷路器能開斷、關合電力系統(tǒng)的負載電流、過載電流及短路電流。方案1廣泛應用于開斷容量大、操作頻繁且要求運行可靠的配電系統(tǒng)中。由于工程啟閉設備容量不大，變壓器容量僅125kVA，高壓側開關不需頻繁操作，對10kV電源電壓的開斷能力要求不高，加上工程機電設備投入資金有限，如果設計中使用3面10kV開關柜加柱上真空斷路器，共需16萬元的造價，還需足夠大的配電間來安裝這3面開關柜。如使用方案2，智能型柱上分界開關安裝于10kV架空線路上，可實現(xiàn)自動切除單相接地故障和自動隔離相間短路故障；安裝于10kV配電線路用戶進線的責任分界點處，能自動閉鎖相間短路故障，快速定位故障點自動切除單相接地故障；新型高壓熔斷器能切斷短路電流，減少故障率，性能穩(wěn)定，方案2開關加保護造價約4萬元。如使用方案3，RW型跌落式熔斷器操作簡單，成本低廉，造價只需4千元，但有遇風易脫落，易污染，經常燒觸頭和熔管的缺點。根據(jù)工程特點，從經濟性、實用性考慮，結合工程所在地供電部門對10kV配電線路用戶進線的責任分界點的要求，最終選擇方案2。在10kV配電線路用戶進線的責任分界點安裝智能型柱上分界開關，在終端桿上安裝新型高壓熔斷器和過電壓保護器，能實現(xiàn)用戶進線端的負載電流開斷和保護功能，又能滿足工程所在地供電部門對接入電網用戶責任分界的技術要求。

低壓配電柜選用GGD型固定柜，啟閉機房動力箱選用XL-21型動力箱。GGD型低壓配電柜，適用于交流50HZ，額定工作電壓380V的低壓配電系列中作為受電、饋電、母聯(lián)、電動機控制用。分別在配電柜內和動力箱內的電源進線端加裝電涌保護器。電涌保護器是低壓配電系統(tǒng)雷電防護中必不可少的一種裝置，俗稱“避雷器”或“過電壓保護器”。因本工程靠近河邊，地勢較高，遇到惡劣天氣，例如閃電，會給電源線帶來破壞性的雷電過電壓，損壞用電設備；另外，防洪排澇閘的啟閉及任何低壓開關的操作，都會帶來電涌。在配電柜內和動力箱內的電源進線端分別加裝電涌保護器，具有過電壓保護功能，電涌保護器能夠吸收危險的額外電壓，使用電設備免受雷電過電壓和各種浪涌電壓的侵害，從而保證配電的安全與穩(wěn)定。日常生活中我們常見在雷電天氣，運行中的電氣設備被雷擊，燒壞電子元件，損壞電氣設備甚至威脅人的生命安全的現(xiàn)象。防洪工程在汛期閘門需頻繁啟閉，有時遇到雷雨天，閃電雷鳴，如不做好配電安全防護，一旦因雷擊損壞配電設備，閘門不能正常啟閉，防洪排澇不起作用，則后果將不堪設想。因此，在配電箱內的電源進線端加裝電涌保護器，將有效保護電氣設備，避免不必要的損失。

3. 無功補償裝置

為提高防洪排澇閘啟閉設備的功率因數(shù)和降低線損，在0.4kV電壓母線上需裝設無功補償裝置，按《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》GB50227-2008要求，電容器安裝容量可按變壓器的容量的10%～30%確定。本工程按變壓器125kVA容量的0.25確定，需補償容量為：Q=0.25S=0.25×125=30kVAR，即裝設30kVAR的無功補償裝置。低壓無功補償主要分為動態(tài)無功補償和靜止無功補償，動態(tài)補償采用晶閘管復合開關作為投切電器，根據(jù)無功量動態(tài)投切電容。動態(tài)無功補償裝置主要由反并聯(lián)的晶閘管、磁保持繼電器及微處理器構成，當該器件接收到無功補償控制器發(fā)出的投入指令時，微處理器發(fā)出脈沖指令，晶閘管導通，電容器投入；切除電容器時無功補償控制器發(fā)出切除指令，磁保持繼電器接點馬上斷開，晶閘管關斷。因低壓動態(tài)無功補償裝置同時具備了晶閘管和接觸器，可實現(xiàn)快速投切，無需增加散熱措施，首選用于對無功功率需要動態(tài)補償和分相補償，改善三相不平衡電網的場合，尤其適用于負荷變化大的電力系統(tǒng)中。靜止補償主要使用固定電抗的電容器組或電抗器，不能根據(jù)無功量的變化投切電容，一旦投入則補償量固定，適用于負荷穩(wěn)定的電力系統(tǒng)中，靜止補償裝置設備價格相對動態(tài)補償裝置較便宜。青龍江防洪工程共5扇閘門，每扇閘門啟閉電動機功率為15kW，在汛期洪水較大時，出現(xiàn)短時間內關閉5扇閘門的情況；在外江水位不高時，出現(xiàn)只開啟1～3扇閘門的情況，負荷變化大的特殊性，決定了無功補償量需動態(tài)變化并實現(xiàn)快速投切，以保證配電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性。故本工程選用低壓動態(tài)無功補償裝置，結合工程使用中要求的技術先進性特點，這一選擇是合理的。

（三）電氣設備布置

配電房內安裝低壓配電柜、無功補償柜、低壓計量箱、柴油發(fā)電機。啟閉機房內掛墻壁安裝一面動力配電箱，方便啟閉機控制柜實現(xiàn)就地配電操作及檢修用電。

（四）防雷及接地保護

排澇閘防雷接地和保護接地共用同一接地裝置，要求接地電阻≤4Ω，接地網盡量利用排澇閘啟閉機房內基礎鋼筋作天然接地線，并將塔身縱向主鋼筋焊接接成統(tǒng)一電氣整體。啟閉機房敷設接地線要注意，在啟閉機底座基礎和金結埋件分別做接地引出線，分別用-40×4鍍鋅扁鋼暗敷，從基礎接地網分別引出至啟閉機底座外殼和金結埋件外殼，以便啟閉機房內所有機電設備外殼及金結埋件全部與主接地網連接成統(tǒng)一接地整體。

三、結 語

當前國家大力發(fā)展農村水利設施建設，但由于我國的水利設施相對較落后，資金有限，因此，用有限的資金把相對落后的水利設施建設好，絕非易事。作為項目建設的設計工作者，既要考慮設計成果的實用性、經濟性，又要考慮先進性，使之服務于民，要經得起時代的考驗。電氣設計在設備選型應使用經濟實用的設備，避免使用過于昂貴和過于先進的設備，以免造成國家資金浪費；設計方案保持先進技術，使用目前市場上先進又價位合理的產品，加入相應的保護功能，使設計成果能真正發(fā)揮較大的經濟效益和社會效益。電氣設計應用到本工程的實踐中，能保證防洪排澇閘的安全、穩(wěn)定啟閉，為青龍江防洪工程的正常運行發(fā)揮重要作用，更有利于保護區(qū)內取得防洪及灌溉的良好效益。

[參考文獻]

[1]戈東方.電力工程電氣設備手冊.電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]供配電系統(tǒng)設計規(guī)范GB50052/95[S].

[3]電力系統(tǒng)電壓質量和無功電力管理辦法CGS/MS 0308-2005[S].南方電網.