劉 超，鄧 敏，李 陽

高壓柴油發(fā)電機組在港珠澳大橋施工中的應用及風險分析

劉 超，鄧 敏，李 陽

（中交二航局第二工程有限公司，重慶401121）

港珠澳大橋沉管預制廠分為沉管預制生產區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)、管內小型預制構件生產區(qū)，屬特大型預制構件廠，地域廣闊，點多面廣線長。社會網電無法到達預制廠，為此采用5臺1 600 kW柴油發(fā)電機組作為全廠的生產生活用電。文章主要介紹1 600 kW柴油發(fā)電機組的應用與風險分析?？蔀轭愃乒こ烫峁﹨⒖?。

港珠澳大橋；高壓柴油發(fā)電機組；生產；風險分析

0 引言

電力作為交通工程建設施工的主要能源保障，工程建設初期或者網電無法到達的地方需要依靠柴油發(fā)電機組提供電力保障。柴油發(fā)電機組的容量大，持續(xù)供電時間長，可獨立運行，不受電網的影響，可靠性高。因此柴油發(fā)電機在工程施工中得到廣泛應用[1]。

1 工程概況

港珠澳大橋沉管預制廠位于珠海桂山鎮(zhèn)牛頭島，地處海洋孤島環(huán)境，網電未能到達，相鄰島嶼桂山島居民生活用電由小型發(fā)電站提供，無法滿足沉管預制廠的生產生活用電。

沉管預制廠包含沉管預制生產區(qū)、生活辦公區(qū)、管內小型預制構件生產區(qū)，屬特大型預制構件廠，地域廣闊，點多面廣線長，且生產任務重，混凝土生產總方量約90余萬m3，鋼筋轉運制作總量約20余萬t。因此沉管預制廠的電力需求特點為:供電線路長，使用區(qū)域點多面廣，用電負荷重，負荷波動大，對供電的可靠性要求高。如在沉管預制混凝土澆筑過程中出現電力供應中斷，后果不堪設想。依據沉管預制廠的電力需求特點，從2011年底沉管預制廠開始建設10.5 kV高壓供電站，同時建設高壓電輸變配設施。高壓供電站由5臺1 600 kW高壓發(fā)電機組組成，依據線路負荷自動并機工作，根據作業(yè)區(qū)域用電需求，配置了8套箱式變壓器、2臺機房變壓器、2臺開關柜。2012年1月高壓供電站及輸變配已建成投入使用。

2 預制廠用電負荷及分布情況

沉管預制廠用電設備主要包括混凝土設備、鋼筋加工設備、特種設備、模板、沉管頂推設備及一次二次舾裝設備等。用電負荷見表1，供電分布見圖1。

3 高低壓供電比選

低壓發(fā)電機組作為備用和應急電源，在工業(yè)和工程項目中應用較多。高壓發(fā)電機組主要用于網電未到達的邊遠地區(qū)，如孤島、荒漠地區(qū)。高低壓供電比較如下:

1）功率一定時，電壓越高，電流越小，因此在相同功率條件下，低壓發(fā)電機組的電流大（均為高壓機組的26倍），在多臺機組并機運行時，低壓機組電流很大，而匯流母排的容量是有限的，導致匯流母排的設計更為復雜。高壓發(fā)電機電流小，即使是多臺并機運行，匯流母排的設計也非常簡單[2]。

表1 預制廠用電負荷表Table 1 E lectric load in Tube Precasting Plan t

圖1 預制廠供電分布圖Fig.1 Distribution d iagraMof pow er in Tube Precasting Plant

2）預制廠占地面積廣，從發(fā)電機房至各箱變最遠距離約2 km，電站發(fā)出的電需用輸電線路輸送出去，由于輸電線路是有電阻的，且輸電線越長，電阻越大。當電流通過輸電線時就會產生熱，一部分電能轉化成內能而損失掉。由焦耳定律: Q=I2Rt知，在輸電時間一定的情況下，電流產生的熱量與輸電線中電流的平方成正比，與輸電線的電阻成正比。要想減小電能損耗，一是減小輸電線的電阻，二是減小輸電線中的電流強度。在輸電線的電阻不能改變的情況下，采取減小電流的方法可以明顯降低電能的損耗，如果把電流減小到原來的1/2，損失的電能就降為原來的1/4。根據P=UI可知，當電功率一定時，電壓升高，可以減小電流強度，因此，實際輸送電能時可采用高壓輸電的方法來減小輸電線中的電流強度，從而減少輸電過程中電能的損耗。因此，高電壓線路傳輸電能較低電壓線路損耗小、傳輸距離長。在輸送一定功率及輸送距離一定的前提下，電壓越高，電流越小，其優(yōu)點是可以減小電線截面積，節(jié)約有色金屬，且可減小線路中的功率損失和電壓損失。

3）采用高壓柴油發(fā)電機組，當高壓系統發(fā)生短路時，短路電流要比低壓發(fā)電機組系統短路電流小很多，所以一旦發(fā)生短路，低壓系統產生的后果或危害要大得多。

4）低壓柴油機組較高壓柴油機組配電電壓等級低，需要布置大量的母線槽，且低壓機組能夠并機運行的臺數有限，需要設置多個低壓電源轉換裝置等。

5）高壓機組供電因電壓高，絕緣等級較低壓電要求高很多，防護級別也高。

6）高壓系統可有效減小電壓波動，而低壓系統中升壓變壓器局部放電是常有現象，導致變壓器絕緣劣化，存有安全隱患。

4 高壓系統的選型與布局

4.1 高壓發(fā)電機組選型

經多方調研，從技術、經濟及穩(wěn)定性方面綜合考慮，選擇深圳沃爾奔達提供的VPM2000G/10型發(fā)電機組。該發(fā)電機組精選日本三菱發(fā)動機、廣州英格發(fā)電機、捷克科邁品牌控制器。機組具有起動快、承受突加負荷能力強、故障率低、運行可靠等特點，節(jié)能環(huán)保，性價比高，整個系統具備無市電或者市電停電情況下能在10~15 s內自動啟動并接載用電負荷。發(fā)電機組并聯應急供電操作簡單，自帶主輸出電纜，需要并聯供電的發(fā)電機組將主電纜引至供電母線處連接，各并聯發(fā)電機組之間由機組自帶信號電纜相互連接即完成供電準備工作，快捷高效[3]。發(fā)電機組比較見表2。

表2 發(fā)電機組比較Table2 CoMparison ofgenerating sets

4.2 高壓發(fā)電機組布局

發(fā)電機房內設5臺10.5 kV柴油發(fā)電機，10 kV抽屜式開關柜12臺，10 kV/0.4 kV-500 kVA變壓器2臺，抽屜式低壓柜9臺，低壓電容補償柜2臺，110 V-120 Ah直流屏1套，供整個預制廠用電。

5 高壓供電站運行管控

5.1 管控組織體系運營管理

建立以項目領導為供電站站長的管理組織體系，建立供電站成員崗位責任制并進行詳細職責分工。

建立了《發(fā)電站巡查制度》、《大負荷用電設備啟動停止申請簽認制度》、《發(fā)電站值班制度》、《發(fā)電站運行情況登記制度》、《供電設備設施定期巡查巡檢制度》等多項制度，制度落實情況以書面形式進行登記簽認。機房設置視頻監(jiān)控系統，對高壓發(fā)電機組、機房、油庫等設備設施進行實時監(jiān)控。

發(fā)電機生產廠家負責設備運行的維護保養(yǎng)及技術支持，設備操作員通過專業(yè)培訓，嚴格按作業(yè)流程進行操作。非工作人員嚴禁入內，如需進入機房需登記簽認，并進行安全交底。發(fā)電機運行時，工作人員每2 h在運行日志上記錄發(fā)電機運行數據及整個發(fā)電站的運行情況。發(fā)電機組保養(yǎng)嚴格按設備生產廠家的標準進行，定期更換三濾及機油等。每周對機組進行全面檢查，機組的發(fā)電機與發(fā)動機檢查同時進行。發(fā)現問題，及時整改。

5.2 電力輸變配設備設施運行管理

每月由專業(yè)的高壓電工對全部高壓電設備設施進行全方位巡查并記錄。每季度進行1次全部電力設備設施測試檢查，檢查測試各系統的接地電阻及絕緣電阻是否在規(guī)范以內。每年由電力輸變配設備生產廠家對全系統進行檢查檢測，及時更換檢測不合格的部件。對于高壓電所用工具，每半年全部換新。

6 高壓供電站風險情況及預案

如沉管預制廠高壓供電站有2臺以上機組因故停止運行，整個預制廠就將面臨重大供電風險。

6.1 高壓供電站故障風險評估

1）沉管預制廠可能全面停產，作為島隧工程的關鍵線路，將導致整體工期延后。

2）對其它關鍵環(huán)節(jié)的影響:①深塢區(qū)內待沉放管節(jié)一、二次舾裝工作停止，管節(jié)浮運沉放工期受到嚴重影響。②管內設備、安裝船設備維護檢修工作將停止，浮運沉放設備保障存在極大隱患。③東、西人工島所需鋼筋由沉管預制廠集中生產，預制廠斷電致使鋼筋加工停止，影響人工島工期。

6.2 沉管預制廠緊急供電應急預案

為避免高壓發(fā)電機組突發(fā)損壞而造成損失，沉管預制廠制定緊急供電應急預案。

1）嚴格控制高壓供電站負荷。

①高壓發(fā)電機組不再為混凝土生產系統供電，僅負責長距離小負荷供電，分別由多臺機組單機輪流運行供電。

②強化高壓供電站管理制度，嚴格執(zhí)行機組調度流程。

2）立即組織低壓靜音電站進場，三用兩備，由該低壓機組并網組成臨時供電站，為混凝土生產系統提供電力保障。低壓供電站與高壓網絡供電系統通過配置的專用轉換開關柜給混凝土生產系統供電，使混凝土生產系統實現供電源的唯一性，確保安全用電，并建立低壓供電站安全管理及值班制度，確保安全生產用電。

6.3 存在問題及改進建議

1）因沉管預制工期延后，原高壓發(fā)電站技術服務合同到期，生產廠家不再繼續(xù)提供技術服務。新技術服務單位的綜合實力，新舊技術服務單位工作銜接等均存在風險。主要采取的對策有:

①通過認真調研比選，選擇專業(yè)高壓發(fā)電機組技術服務單位承擔沉管預制廠高壓發(fā)電機組后續(xù)技術服務及維護檢修工作。

②與原技術服務單位進行協商，適當延長原技術服務合同期限3~4個月，新技術服務單位提前進場，在工區(qū)項目部的全程督導下做好技術服務的交接工作。

2）高壓發(fā)電站選用的是原裝進口三菱重工發(fā)動機，近年來隨著國際形勢的變化，三菱重工配件采購周期變長，對發(fā)電機組運行存在較大風險。因預制工期延后，高壓發(fā)電機組運行時間延長，各關鍵配件均存在損壞的風險。主要對策:

①提前3個月以上采購儲備發(fā)電機組配件，并加大配件儲備量。

②對關鍵性配件儲備，比如增壓器總成、高壓柴油泵總成等。

③如因配件供應不及時造成多臺機組不能正常運行，立即啟動供電應急預案。

7 結語

本文介紹了市電無法到達的港珠澳大橋沉管預制廠所使用的高壓發(fā)電機組組成與并網發(fā)電管理，以及在長周期、高強度地以高壓發(fā)電機組為供電電源時存在的風險問題、當遇到故障時的應急措施與解決方案，可為類似工程施工提供參考。

[1]朱志剛，邵光明，張靜芳.高壓柴油發(fā)電機組在糯扎渡水電站的應用[C]//電氣學術交流會議論文集.中國水力發(fā)電工程學會電氣專業(yè)委員會，2012.

ZHU Zhi-gang,SHAOGuang-ming,ZHANG Jing-fang.Application ofhigh pressure dieselgenerator in Nuozhadu Hydropower Station[C]//Proceedings of electricalacademic exchange conference. China Electric Power Engineering Society Electrical Professional Committee,2012.

[2]呂洪.淺談10 kV發(fā)電機組在大型數據中心的應用[J].電子世界，2014（14）:41-42.

LüHong.Application of10 kVHigh voltage dieselgenerator in data center[J].ElectronicsWorld,2014(14):41-42.

[3]深圳市沃爾奔達新能源股份有限公司.港珠澳大橋高壓發(fā)電站報價文件[K].2011.

Shenzhen Verypower New Energy Co.,Ltd.Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge high-voltage power stationsquotation documents[K]. 2011.

App lication and risk analysis of high-pressure diesel generator sets in construction of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

LIUChao,DENGMin,LIYang
（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCCSecond Harbor Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401121,China）

The Tube Precasting Plant for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge is divided into tube precastproduction area,office area,living area,and small prefabricated pipe production area,which is a super-huge precast plant,vast in area.The power supply for the public electricity network cannot reach the precasting p lant but depends on diesel generator sets for power supply,as a result,five sets of 1 600 kW diesel generators are used for production and living at the plant.The papermainly introduces application and risk analysisof1 600 kW dieselgenerator sets.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;high-pressure diesel generator sets;production;risk analysis

U655.3；TM31

B

2095-7874（2016）07-0118-04

10.7640/zggw js201607034

2016-06-03

劉超（1985—），男，江蘇徐州人，主要從事工程設備技術管理方面的工作。E-mail:541649048@qq.com