中型水电站施工供电系统设计与运行管理措施分析

【摘 要】以10kV的中型水电站施工供电系统为研究对象，从送出线路电压选择、架空钢芯铝绞线截面选择、电缆线路截面设计、网络路径选择、绝缘子类型选择等方面进行系统选型设计，最后针对中型水电站施工用电系统的运行，提出了一些维护管理措施，为类似系统设计与工程施工提高一定的参考。

【关键词】水电站；施工供电系统；设计与运行；管理措施

1 引言

由于我国西部地区的特殊地理条件，中型水电站一般多建在高山峡谷地区，其具有地形陡峭、道路狭窄的特殊条件，另一方面，由于水电站施工要求较大的输送容量，进而决定了导线截面较大、且线路交叉跨越多，进而导致供电系统施工过程中相互之间存在较大的干扰。因此，如何针对10kV供电系统特点，结合实际工程条件，进行系统总体设计、规划，是确保中型水电站供电系统后期顺利完工的前提条件。本文将以我国西部地区的某中型水电站场内10kV的供电系统设计总体设计为例进行分析说明，并结合具体施工经验，对中型水电站施工用电系统的后期运行管理也提出了一些自己的看法。

2 施工用电系统设计

2.1 送出线路电压选择

据统计，我国一般型水电站工程会选用6.3kV或10kV的电压等级。结合本工程的具体特点，对相关数据进行统计如下：供电系统运行过程中，在6.3kV负荷下工作的时间约占13%，在10kV负荷下工作的时间则占87%左右。经过调查，6.3kV的设备一般都需要进口，而10kV的国产高压电机性能相对比较稳定，能够满足系统要求，在行业内已经得以成功应用。本工程建设在高山峡谷地区，其施工区域较小，采用10kV的供电线路已经能够满足整个工程的需求，不必再选用更高级别的电压等级。经过对比分析，本中型水电站施工供电系统选用10kV的线路电压。

2.2 导线截面选型设计

导线界面型号选择的合理性直接关系到整个系统功能的实现，只有选型合理，才能确保送出工程顺利将总降压站的负荷送出，及供电的质量和可靠性。选用经济电流密度数据或者长期允许载流量数据来确定架空钢芯铝绞线的计算电流是一个关键性问题。鉴于中型水电站施工用电系统的送出线路距离一般较短，施工期间在最大负荷条件下工作的时间较长，根据相关中型水电站供电系统的运行经验，在满足系统需求的前提下，为进一步降低线路输送损耗，决定按最大负荷利用小时数为5500h条件下的经济电流密度1.65A/mm2进行导线截面选取工作。同时，由于厂区内采用10kV供电系统，因此，不需对无线电干扰、电晕损失等进行校验。

按照经济电流密度为1.65A/mm2选定导线截面后，为确保系统的供电质量，还应该根据《供电营业规则》进行相关校验工作，即供电系统在非正常状况下工作时，用电端的电压最大允许偏差应按照小于额定值10%的规定进行相关压降校验。在进行供电系统计算时，根据工程合同要求，将功率因数选为0.8，同时也应按照功率因数为0.8在受电点配备无功补偿装置。

由于中型水电站在施工期间负荷利用小时数较高，因此，在进行电缆截面选型设计时，除按相关标准外，还应结合中型水电站施工用电的特点，进行特殊考虑，主要建议分析如下：

（1）由于电缆较长、且负荷利用小时数高，建议按经济电流密度进行电缆线路截面的选取；

（2）由于施工用电启停较为频繁，因冲击负荷大而导致的设备短路现象时有发生，为保证工程施工安全，在设计时必须进行短路热稳定核算；

（3）由于供电系统工作环境较恶劣，设计时应充分考虑各种安装情况下的电缆载流量折减系数合理取值；

（4）根据类似中型水电站的施工经验，应选用具有较强过载能力的铜芯电缆。

2.3 输出系统网络路径

在设计中型水电站施工用电系统线路路径时，除考虑一般的线路的长短、电杆力学、直线段长度、终端的位置、转角的大小等因素外，还应充分考虑水电站施工工艺和枢纽的布置。结合类似工程的经验，在设计时应考虑以下几点：

（1）在整个电站施工中，施工用电线路是辅助主体工程的角色，因此，其应尽量让位于主体工程及交通工程路径需求；

（2）应避开砂石料系统的爆破开挖区；

（3）确保电站工程左右岸供电线路具有较好的灵活性及可靠性；

（4）在场内交通施工期间的用电，其线路可采用小截面的导线进行供电，小截面线路工程造价低，且具有杆径小、方便迁移的优点；

（5）应在场内工程公路系统及主题工程稳定后，进行供电线路路径的设计及施工。

2.4 绝缘配合及绝缘子类型选择

一般情况下，会采取适当增加线路绝缘水平的方法，来实现重要供电线路的绝缘配合，其目的是防止工程施工爆破等因素对绝缘子产生不利影响。同时，在靠近变电站或者开闭所附近应该按照常进行绝缘子的配置，以避免雷击损坏站内设备。

在施工区域，为防止爆破飞石对绝缘子产生不利的影响，可采用由硅橡胶材料制成的绝缘子。这种绝缘子重量轻、抗破坏性能好，是这种工况下的较佳选择，但也应该结合实际工况特点进行选择，如工程现场的湿度、灰尘、雨水量等。玻璃绝缘子，因其具有零值自碎的功能，一旦绝缘子被雷击损坏后，整个线路将无法运行，不能满足系统需求。而瓷绝缘子表面光滑，使得灰尘附着较少，且具有教高的绝缘水平，雷击后仍然具有一定的绝缘水平，仍能继续运行一段时间，满足工程需求。因此，在中型水电站施工区建议采用瓷绝缘子。

3 供电系统运行管理措施分析

中型水电站施工供电系统建成之后，如何对其进行良好的运行维护管理，是关系到水电站能否进行可靠供电的关键环节，也是中型水电站业主及相关单位比较关心的问题。由于水电站业主及投资方的不同，会直接会影响到供电系统后期运行维护管理基本决策的制定，同时国家政策的变化也会对其产生简介的影响。结合目前供电系统及相关技术的发展趋势，在进行中型水电站供电系统运行管理时，应从以下几个方面予以考虑：

（1）充分发挥操作人员的主观能动性，必须高度重视每一次巡视的质量；

（2）确保巡视人员具有较高的工作责任心及专业能力，在巡视工作中他应具备敏感的观察能力，对所发现的设备故障等问题，能够及时采取应对措施；

（3）逐步完善企业的安全管理制度，以对供电系统运行中操作人员的行为进行有效约束和管理，确保公司员工严格按照规章制度进行设备操作与维护；

（3）通过采取分级监护制度、增加第二监护、执行及检查到位等措施，来加强误操作的防治管理。

4 总结

论文结合某中型水电站施工特点及相关进行，从输出线路电压选择、导线截面选型及输出系统网络路径设计等方面，对常规中型水电站的施工供电系统进行了全面的设计与分析。同时，在此基础上，结合作者的相关施工与管理经验，针对中型水电站施工供电系统的特殊性，提出了一些用于供电系统后期运行管理的相关建议，共同行参考。

参考文献

[1] 毛泽伟. 浅谈锦屏一级水电站厂用电供电方案选择[J]. 水电站设计， 2005（01）： 44-46.

[2] 何晓昱. 浅谈水电站工程建设期施工供电管理[J]. 四川水力发电， 2011（04）： 122-124.

[3] 周春雨， 贾磊， 郭洁. 向拉西瓦水电站供电方案线路过电压计算研究[J]. 高压电器， 2010（07）： 16-19.

[4] 冷伟， 冯赵云. 10kV环网柜在水电站和近区供电系统中的应用[J]. 云南水力发电， 2007（04）： 101-104.

[5] 王力新， 古勇. 水电站厂用供电系统二次控制回路的改进[J]. 石河子科技， 2005（04）： 40.