观音桥水电站主要电气设备防震抗震设计

陈丹燕，王 勇，刘 涛

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081）

观音桥水电站主要电气设备防震抗震设计

陈丹燕，王 勇，刘 涛

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081）

从主要电气设备配置、设计原则、设备布置及安装工艺质量介绍了观音桥水电站主要电气设备的防震抗震设计；从电源、事故应急照明设备等方面说明了应急设备的配置及其管理要求。表1个。

水电站；电气设备；防震抗震；设计；配置

1 工程概况

观音桥水电站位于四川省阿坝州金川县观音桥镇，系绰斯甲河干流（曾克寺～麦斯卡段）水电规划“一库四级”（上寨、蒲西、绰斯甲、观音桥）自上而下的第四级水电站，距马尔康县约68km，距成都市约437km。电站装机容量180MW（3×60 MW），另有6.5MW（2×3.25MW）生态流量机组，总装机容量186.5MW。与上游上寨水库联合运行，多年平均发电量7.948亿kW・h，装机年利用小时4415h。

2 主要电气设备配置

电站总装机容量为3×60MW（大机）＋2× 3.25MW（生态机），采用220kV电压等级接入系统，配置的主要电气设备包括：

（1）3台60MW水轮发电机组及其附属设备、2台3.25MW生态机组及其附属设备。

（2）1台80MVA三相三绕组强迫油循环水冷变压器及其附属设备、2台75MVA三相双绕组强迫油循环水冷变压器及其附属设备、1台10MVA三相双绕组自冷变压器。

（3）3套发电机主引出及中性点引出设备。

（4）4个220kVGIS断路器间隔、1个220kV GIS电压互感器、避雷器间隔及2套220kV出线设备。

（5）3套10.5kV负荷开关柜、励磁变及2套高压厂变设备。

（6）1套10kV及400V厂用电设备。

（7）1台1000kW厂区用柴油发电机组及1台630kW坝区用柴油发电机组。

3 主要电气设施及设备抗震设计

3.1 设计原则

电站所处的地理位置地震烈度为7度，属中高等烈度，重要一次设备及设施包括发电机、变压器、封闭母线、220kV设备和GIS出线设备及厂用电设备等，其设计及选型均按7度及以上要求进行，以确保地震灾害发生过程中设备的安全以及运行值守人员的人身安全。

动力电缆均选用金属铠装型电缆，电缆及电线均穿管敷设以防止地震时被切断。对于重要一次设备及设施的布置，除满足相关规程规范要求外，还按满足地震灾害发生情况下人员安全撤离通道的通畅、紧急情况下对相关设施及设备的现场控制操作与处理，以避免、避开二次灾害的发生。

对于有防震、隔振要求的设施及设备，应注意地震强烈震动对连接件、电气构件的影响及损毁；对于可能发生谐振的设施及设备，应研究在地震灾害发生情况下，如何避免并防止设备、连接件和建筑结构之间发生谐振现象。

3.2 设备布置

电站厂房为地面式厂房，分主厂房和上副厂房。主要电气设备布置在上副厂房：隔离变、发电机出口断路器、负荷开关柜及10.5kV高压开关柜布置在EL2482.80m高程；0.4kV低压配电盘及10／0.4kV厂用变布置在EL2490.70m高程；3台主变及中性点设备布置在上游副▽2502.00m层的主变室，220kVGIS布置在GIS室（▽2515.50m）；坝区变电所布置于生态厂房附近平台。

3.3 安装工艺质量

主要包括设备的就位与固定（如主变压器的安装取消钢轮并固定在基础上）；型材、板材、钢结构件、支吊架及管道等的装配、连接与焊接；设备基础、电缆桥架、出线构架及杆塔的安装；电线电缆的敷设与配线连接等；均按满足地震抗震烈度要求考虑，GIS设备按8度设防。

设备的支架、吊架均要求具有足够的刚度和强度，其与建筑结构有可靠的连接和锚固，使设备在遭遇设防烈度地震影响时不致跌落及损坏。

管道、设备、建筑结构间的连接允许二者间有一定的相对变位。如封闭母线每隔25～30m加装伸缩节，GIS每个间隔主母线加装波纹管，主变储油柜采用内置式波纹储油柜，高压电缆采用蛇形布置，埋管过混凝土伸缩缝采用套管，接地扁钢过混凝土伸缩缝处作“Ω”形处理等。

主要电气设施及设备的设计、制造、安装工艺质量等，均要求确保在地震基本烈度小于7度的地震灾害发生过程中，不得发生危及设备本身安全以及危及人身安全的有害变形。

4 应急设备的配置及其管理要求

4.1 电 源

4.1.1 交流电源

厂用电采用两级电压供电，设置10.5kV高压厂用变压器作为一级电压供电设备，设置10.5／0.4 kV低压变压器作为二级电压供电设备。受电负荷主要分为：厂房部分负荷、大坝部分负荷和生活区负荷。

厂用电源分别从1、3号机发电机母线上引接，设置2台三相干式厂用变压器，用共箱母线联接；另设1台柴油发电机作为厂房应急电源。从主厂房2号机发电机母线上引接一回电源至坝区用电，另由施工变电站引接一回电源作为坝区及生态厂房的备用电源。从生态机组发电机电压母线上引出两回电源，一回至坝区备用、一回至生态厂房厂用电；在1、3号机发电机电压母线上分别留有引接办公区及生活区配电变压器的10.5kV间隔。为防止220kV母线故障引起全厂失电，从施工变电站引接10kV电源接至厂房作为厂用备用电源。

综上，电站厂房与坝区均设置有3个应急电源，在发生全厂性失电或发生地震灾害的过程中可随时向重要设施或设备提供应急电源。

4.1.2 直流电源

对电站正常情况下的控制操作电源、各类事故情况下的操作应急电源以及全厂性交流失电时的事故照明应急电源，将进行统筹考虑、统一设置，在发生地震灾害时，即使全厂性交流失电，亦能确保相关设备的应急控制操作及事故照明用电。

（1）主厂区重要机电设备的正常控制操作以及各类事故情况下的应急控制操作（含全厂性交流失电、地震灾害等）均采用DC220V工作电源，计算机采用逆变电源供电。厂区在主厂房及开关站内分别各设置1套DC220V／600Ah阀控式铅酸蓄电池组，容量按事故负荷持续1h计算，满足设备的操作控制、事故照明、一般事故负荷以及计算机逆变电源的需要；充电浮充电装置均采用微机型智能高频开关电源。2套直流电源系统设备互为热备用。

（2）生态小机组厂房重要机电设备的正常控制操作以及各类事故情况下的应急控制操作（含全厂性交流失电、地震灾害等）均采用DC220V工作电源，计算机采用逆变电源供电。在生态小机组厂房内设置1套DC220V／300Ah阀控式铅酸蓄电池组，容量按事故负荷持续1h计算，满足生态小机组厂房及坝区设备的操作控制、通信、事故照明、一般事故负荷的需要；充电浮充电装置均采用微机型智能高频开关电源。

4.1.3 通信应急电源

（1）本电站厂内通信设备采用直流－48V电源供电，在通信机房内设置2套微机型智能高频开关通信电源装置，2套阀控式铅酸蓄电池组，双重化配置设计，互为热备运行，以提高通信设备供电电源的可靠性，确保地震灾害发生过程中向相关通信设备提供应急工作电源、保障有关通信信息的正常发送，全厂性交流失电情况下可独立运行4h以上。

（2）本电站厂内通信设备计算机维护管理终端工作电源采用逆变器（旁路加逆变，可避免选用UPS而增加投资和维护工作量）输出的AC220V50 Hz不间断电源供电，由通信机房内的－48V蓄电池提供直流备用电源逆变为AC220V50Hz交流电供电。

（3）坝区、生态小机组通信设备采用直流－48V供电，由二次直流电源系统经DC／DC转换后提供，作为事故情况下坝区及生态小机组通信设备的应急工作电源。

（4）在生活营地配置1套－48V／100A高频开关电源和1组－48V／200Ah阀控式密封铅酸蓄电池。

（5）电站综合信息发布系统和卫星地面站通信电源由厂家配套提供，并可使用通信逆变电源。

4.2 事故应急照明设备

电站照明种类分为工作照明、事故照明、诱导照明、室外及道路照明。事故照明按规范要求布置于各重要工作地点，诱导照明布置于各主要楼梯口及通道口。

事故照明箱接在事故照明盘上，事故照明盘有三路进线电源，两路交流电源分别由400V两段母线引来，第三路由厂房DC220V直流盘引来。交直流电源间设置交直流自动切换开关，正常情况下事故应急照明由交流供电，当发生全厂交流失电的事故时将自动切换至直流供电。

厂房主机间、主变室、GIS室、安全疏散通道及其他重要部位（如中央控制室等）均设置事故应急照明灯具，正常情况下采用AC220V50Hz电源作为其工作电源，当全厂交流失电情况下则采用DC220V作为其事故照明应急电源。

坝区变电所设置自带蓄电池的事故应急照明灯具，正常情况下采用AC220V50Hz电源作为其充电电源，当坝区变电所交流失电时，应急照明灯具自带蓄电池放电工作，提供变电所事故照明（见表1）。

表1 厂内照明主要场所最低照度值

责任编辑 吴 昊

2015－03－17

陈丹燕（1981－），女，工程师，主要从事水电站电气设计工作。E_mail：cdygxdx＠126.com