淺談吉牛水電站枯水期柴油發電機備用電源的應用

付 福 全， 姜 小 琦

(四川革什扎水電開發有限責任公司，四川 丹巴 626302)

1 概 述

吉牛水電站位于四川省甘孜州丹巴縣境內，是大金川河一級支流革什扎河水電規劃“一庫四級”開發方案中的最末一個梯級電站。電站閘址位于獨狼溝口下游0.6 km的革什扎河上，廠址位于革什扎河與大金川河交匯口附近。

電站采用攔河閘、長隧洞引水至左岸地面廠房發電，正常蓄水位高程2 378 m，總庫容 197.5萬m3。最大閘高23 m，左岸引水隧洞長22.38 km，設計水頭506.5 m，引用流量60.28 m3/s，機組為沖擊式，裝機2臺，總容量240 MW，年發電量12.142億kW·h。

吉牛水電站主要施工標段為：首部標、隧洞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ標、調壓井標、廠房標、機電安裝標。其施工供電由電力公司供電區(以下簡稱：電力供區)和楊柳坪電站自己供區(以下簡稱：自供區)構成。其中電力供區負責對首部標、隧洞Ⅰ、Ⅱ標的供電；自供區負責對竹子溝砂石廠、業主營地、隧洞Ⅲ、Ⅳ標、調壓井標、廠房標、機電安裝標、監理營地的供電。

因甘孜州丹巴縣地處偏遠地區，施工區海拔2 000 m左右，全縣無110 kV電壓等級變電站，35 kV縣電網與省電網無聯接，全縣用電為小水電自發自供的局網。由于小水電數量有限且均屬徑流式電站，隨著枯水期的來臨，上網電站的發電量將不斷減少。每年枯水期(12月中旬～次年5月上旬)電力供區每天17∶00～21∶00為錯峰限電時段，而近年縣電網又沒有新投產電站上網，枯水期

時的用電緊張情況仍未改觀，錯峰限電不可避免，電力供區內各標段的正常施工難以保證。

自供區中楊柳坪電站兩臺機組分別于1969年、1977年投產發電，裝機2 775 kW，近期用電高峰負荷已達2 100 kW，逼近機組目前的最大出力2 400 kW。為確保吉牛水電站的發電目標，公司分別與各施工單位簽定了搶發電趕工協議，隨著施工人員、設備的陸續到位，用電負荷不斷增加：①造成枯水期電力供區供電壓力的進一步加大；②楊柳坪電站的發電量不能滿足遠期自供區內各標段的用電需求。

2 現場供電情況

2.1 正常供電

吉牛水電站施工電源為10 kV，經變壓器降壓至400 V后供給各標施工設備用電。大雪電站和獨狼溝電站的發電機出口電壓為10.5 kV，升壓至35 kV后并入縣電網。電力供區的電源由大雪電站通過10 kV獨大線作為主供電源，獨狼溝電站作為第二備用電源，環網供電，當主供電源故障時，可投入獨狼溝電站電源作為施工用電，自供區電源由楊柳坪電站提供。吉牛水電站施工用電情況見圖1。

2.2 枯水期供電

每年的12月中旬至次年5月為枯水期，11月份，隨著搶發電工程進度的不斷推進，施工設備、人員的大量增加，施工用電負荷不斷上漲。再加上枯水期來臨，電力供區供電不足；楊柳坪電站裝機容量有限，發電量在施工高峰期時也存在不足，施工供電、用電矛盾凸顯。經匯總各參建單位計劃在枯水期擬投入的用電設備容量，分析現場施工工序和工藝，在保證現場施工正常進行的前提下，得出枯水期時的最大用電負荷。由于吉牛水電站工地施工設備的額定電壓分別為220、380 V，選擇額定電壓400 V的柴油發電機作為備用電源；因電站地處高原(高程2 400 m左右)，市面上的柴油發電機普通型居多，考慮高原降效因素，柴油發電機效率暫按80%計算，從而得出哪些施工區需配置多大功率的柴油發電機，詳見《吉牛水電站枯水期柴油發電機配置表》(表1)中的內容。

圖1 施工用電示意圖

表1 吉牛水電站枯水期柴油發電機配置表

3 枯水期備用電源供電措施

正常情況下，電力供區電源由大雪電站或獨狼溝電站的10 kV獨大線供給，自供區由楊柳坪電站供給。為保障工程建設的順利進行，當枯水期電力供區縣電網供電不足時，施工電源將全部由柴油發電機提供；根據搶發電要求，隨著各標段施工單位的用電設備不斷增加，楊柳坪電站發電量不變，已不能滿足搶發電施工高峰期的用電需要，故柴油發電機的投入必不可少。

電力供區、自供區用電設備電壓均為400 V，通過10 kV架空輸電線路經高壓計量箱后，再由降壓變降壓至400 V后供施工設備用電。各區柴油發電機備用電源方案如下。

3.1 電力供區備用電源方案

縣電網作為吉牛水電站施工區域內的唯一供電電源，在電力供區枯水期錯峰限電時段，只能配置柴油發電機解決施工用電問題。

首部標由業主租賃一臺功率為1 000 kW的柴油發電機，隧洞Ⅰ標2#支洞、Ⅱ標4#支洞各租賃一臺功率為800 kW的柴油發電機，用以解決限電時的施工用電問題；首部標營地和拌和系統由該標段合同內配置的2臺250 kW的柴油發電機解決限電時辦公、生產用電問題；隧洞Ⅰ標1#支洞、Ⅱ標3#支洞由該標段合同內配置的2臺500 kW的柴油發電機解決限電時的施工用電問題。

電力供區限電時段，當市電停供后，以上柴油發電機全部投入運行，經雙向刀閘投入柴油發電機后，供給現場施工電源。

3.2 自供區備用電源方案

方案一。將楊柳坪電站與大雪電站并網運行， 解決自供區的施工供電。

優點：在枯水期錯峰限電時段外，均能滿足自供區的施工供電要求，能夠保證施工的正常進行且費用最省。

缺點：在枯水期錯峰限電時段，將會發生電廠的電被電網“搶走”的情況，而電廠自供區的發電量(2 400 kW)卻得不到保證。為避免這種情況的發生，楊柳坪電站將頻繁進行解列、停機并網操作，從而對電廠陳舊機組及電器設備的運行將造成不利影響。對于電廠從電網解列后的發電不足(1 600 kW)部分，采取分標分組輪流限電(同方案三部份)方式供電；停機并網時，會影響自供區內的施工。

方案二。在枯水期設置柴油發電機解決楊柳坪電站發電不足部分(1 600 kW)，其中：調壓井標由業主租賃1臺800 kW的柴油發電機，設于調壓井支洞口，發電機出口電壓為400 V，經雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，再供給施工電源；隧洞Ⅲ標5#支洞、Ⅳ標7#支洞口由該標段按合同要求各配置1臺600 kW的柴油發電機，發電機出口電壓為400 V，經雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，再供給施工電源。

柴油發電機投入：楊柳坪電站最 高 出 力 為2 400 kW，柴油發電機效率按80%計，考慮安全裕量，當楊柳坪電站顯示負荷逼近2 300 kW時，經雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，投入5#支洞600 kW的柴油發電機；當投入5#支洞600 kW的柴油發電機后，楊柳坪電站顯示負荷臨近2 300 kW時，雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，投入7#支洞600 kW的柴油發電機；當投入5#、7#支洞共兩臺600 kW的柴油發電機后，楊柳坪電站顯示負荷再次逼近2 300 kW時，雙向刀閘切除楊柳坪電站來電后，投入調壓井標800 kW的柴油發電機。

柴油發電機切除：楊柳坪電站最 高 出 力 為2 400 kW，柴油發電機效率按80%計，考慮安全裕量，當楊柳坪電站負荷顯示低于1 800 kW時，停運5#支洞600 kW的柴油發電機，經雙向刀閘合上楊柳坪電站來電后，再供給施工電源；穩定運行0.5 h后，若其仍低于1 800 kW時，再停運7#支洞600 kW的柴油發電機，經雙向刀閘合上楊柳坪電站來電后，再供給施工電源；當楊柳坪電站負荷顯示低于1 700 kW時，先停運調壓井支洞口800 kW的柴油發電機，經雙向刀閘合上楊柳坪電站來電后，再供給施工電源。

優點：在枯水期的錯峰限電時段，楊柳坪電站不用頻繁進行解列、并網操作，運行簡單，能夠保證施工的正常進行；在枯水期之外，可以由網上下電解決自供區的施工供電問題。

缺點：柴油發電機的投運時間長，運行成本較高。

方案三。在施工高峰期，對于電廠發電不足部分(1 600 kW)，分別對竹子溝砂石廠標、隧洞Ⅲ、Ⅳ標、調壓井標、廠房標、機電安裝標進行分標分組輪流限電：①隧洞Ⅲ標和竹子溝砂石廠標為第一組；②Ⅳ標和廠房標為第二組；③調壓井標和機電安裝標為第三組。當一組停電，二、三組用電；當二組停電，一、三組用電；當三組停電，一、二組用電。

優點：節省柴油發電費用。

缺點：不能保證自供區施工的正常進行，嚴重影響吉牛水電站機組發電目標的實現。

綜合考慮以上各方案的優、缺點，從確保吉牛水電站機組發電目標和節省費用方面出發，本電站按方案二實施，解決了自供區供電不足時的施工供電問題。

4 結 語

通過分析枯水期縣電網供電容量情況，統計了現場各施工標段用電設備型號(額定電壓、容量)、數量和現場施工工序、用電時段，了解了各標段單位合同內柴油發電機容量并考慮高原降效，最終選擇了柴油發電機型號(電壓等級)、數量，通過方案比選，配置了合理容量的柴油發電機，節省了投資，解決了現場枯水期供電不足的施工問題，滿足了工程建設的正常進行。筆者所述枯水期備用電源的應用，可作為類似地區在供電不足時保障工程順利施工借鑒。

參考文獻：

[1] 建設工程施工現場供用電安全規范，GB50194-93[S].

[2] 施工現場臨時用電安全技術規范，JGJ46-2005[S].

[3] 自動化柴油發電機組通用技術標準，GB12786-91[S] .

[4] 柴油發電機組國標，ISO 8528[S].

[5] 旋轉電機基本技術要求，GB 755 (IEC 34.1/34.2)[S].

[6] 往復式內燃機驅動的三相同步發電機通用技術條件，GB/T 15548[S]..