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自贡市水利电力建筑勘测设计院四川自贡643000
摘要：双溪水库电站为四川省农村水电增效扩容改造项目之一，现已改造完成。本文结合施工过程中的部分优化与调整，较为系统地介绍了双溪水库电站增效扩容改造项目中电气部分的一些主要情况。
关键词：双溪水库电站；增效扩容；设备改造
1.工程概况
双溪水库电站位于四川省自贡市荣县境内，釜溪河上源之一的旭水河上游双溪附近，下距荣县县城约1.5km，隶属自贡市水务局管辖，在电力系统中主要承担基荷。该电站装机2×125kW，为坝后式电站，厂址位于双溪水库放水隧洞的出口处，距渠道放水锥型阀右侧下游14m，距离渠道边沿1.5m，取水于隧洞出口压力钢管，与主管成40°的夹角。电站工程由压力管道、厂房、升压站等组成。于1993年建成投产，10kV单回出线至附近10kV变电站并网；2010年曾进行过一次增容改造，但改造仅针对配电变压器，电站装机容量仍为2×125kW。
2.电气现状分析及改造必要性
双溪水库电站已运行近30年，设备陈旧。0.4kV机组控制屏及低压配电屏等电气设备的设计均采用上世纪80年代的设计理念与技术，早已被淘汰，不能满足目前的设计需要，也不符合目前设计规范的规定。且柜体中的元器件已老化，柜体结构外壳防护等级低，柜体后面完全敞开，老鼠等小动物易闯入，存在非常大的安全隐患。线路裸露，容易发生接地和漏电事故。
电站目前设有2台型号均为S11-200/10的主变压器，于2010年投入运行。但由于此次改造中机组装机容量增大，故变压器容量仍不能满足要求。
10kV侧设备仅有跌落式熔断器和高压避雷器，不符合母线供电部门对电站建成后运行环境实际情况的要求。同时，由于电站扩容，根据经济电流密度对导线进行选择，以动热稳定对导线进行校验，确定原10kV出线线路无法满足要求；线路年久失修，架空线表面已严重腐蚀，无法满足安全运行；且随着电能要求的不断提要，电网已规定10kV最小线径截面为50mm2。
原电站无计算机监控系统，无直流系统，不能达到“少人值班，无人值守”功能。
综上所述，双溪水库电站电气设备的更换改造是必须的。
3.电气设备改造
3.1电气主接线
根据水机等相关专业提供资料，改造后装机容量为250+500kW。经分析主接线维持原方式不变，即两台机组分别与两台变压器组成发-变单元接线，10kV侧为单母线接线方式。每台发电机的励磁、调速等自用电接于该机组出口。厂用主供电源取自两台发电机出口，互为备用。
3.2主变压器
主变压器选择原则：满足额定电压、额定电流和周围环境的使用要求；尽量选用国产且有良好运行经验的通用型先进产品。根据机组与变压器容量匹配关系，主变选用两台三相双绕组油浸式全密封变压器，型号分别为S11-315/10和S11-630/10。
3.3发电机一体化综合屏
2台低压机组均采用数字式低压机组一体化屏，将断路器、发电机测控保护、励磁调节、同期并列、水机顺控、温度测量和音响信号集为一体。该设备具有自动测量、机组微机智能控制、数字励磁调节、自动准同期并网、水轮发电机保护、温度监测六大功能；可以完成机组的顺序开停机控制，实现有功无功的自动调节，所配的智能装置具有通信接口，可以和上位机通信及电站数据上传电力调度。
3.4低压配电屏
厂用电部分采用GCS型低压配电屏，共1面。屏内配置真空开关，此系列装置结构紧凑、安全可靠、检修维护方便，占地少。
3.5升压站
10kV侧设备采用真空断路器ZW8-12/630-25。该设备为成套装置，集断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、操作机构等为一体，配用紫铜圆出线，灭弧室用硅橡胶定位套固定，互感器为穿心式。
由于场地情况受原电站布置限制，升压站无扩建空间；同时，两台主变压器容量增大，安装尺寸较原来的变压器增大；且变压器安装场地旁另有供水闸阀等建筑物。故两台主变压器需采用不同的安装方式布置，即315kVA变压器采用柱上安装方式，底部距离地面高程约3000mm，630kVA变压器采用落地安装方式。
由于场地情况受原电站布置及原电杆高度限制，本次变更中10kV电压互感器JSZW-10W3及高压避雷器HY5WZ-17/45需组装在柜内，屏柜放置位置在主厂房内，靠近变压器侧。
3.6自动化系统
为了确保电站安全可靠的运行和提高经济运行水平，确保电能质量，改善工作条件，确定本电站改造后采用以计算机监控为主的监控系统，以实现本电站“少人值守”。本电站计算机监控系统采用分层分布开放式系统结构，总线为光纤以太网，双主机备用工作站。系统共设两层，即主控层和单元控制层。
主控层：主控层包括两台工作站及监视器、一台通讯兼打印服务器、UPS、GPS以及相应的配套软件等。系统配备有远程通讯接口，用以和地调通信，以便实现计算机远程终端功能。另外还备有火灾报警，水情测报等串行通信口。
现地单元控制层：现地单元采用PLC加工微机，PLC可独立运行。为了实现现地单元控制功能，各LCU均配有现地操作面板和CRT显示器，用以获得更强的人机接口功能。现地单元采用交直流供电，LCU与上位机脱机时，仍可独立运行使用。
中控室内设置一面线路变压器保护屏，对1#、2#变压器及10kV线路进行电流速断保护、过电流保护及过负荷保护；设置一套微机控制高频开关直流220V电源直流系统，作为电站控制、保护、合闸、事故照明等的供电。
3.7送出线路
由于送出线路仅为扩容改造，故只须对架空导线及金具等进行更换，架线路径仍采用原有通道，混泥土电杆无需更换。10kV导线截面依据经济电流密度进行计算选择，本工程最大负荷利用小时数≥4000h，系数取0.9，经计算导线截面面积为48.1mm2，最终确定导线采用LGJ-50/8。线路全长169m，沿原通道架线，跨越房屋2次，穿越35kV线路1次。结合变压器安装方式、现场施工条件及沿用原通道架线的设计方案，本次送出工程最终确定需新立变压器副杆1基，利用旧杆4基。
4.结语
通过本项目从工程安装的全过程实践，充分认识到老电站改造要合理、顺畅地衔接，既要考虑老设备的实际状况，又要考虑新方案的选择，做到合理布置、消除缺陷、有利改造、达到最佳效果。
电气设计采用一体化控制屏，同时设置了计算机监控系统，增强了电站自动化程度，以实现电站“少人值守，无人值班”的自动控制运行功能。
参考文献：
[1]许建安．中小型水电站电气设计手册．北京：中国水利水电出版社，2002
[2]强尧臣．小型水电站机电设计手册（电气一次）．北京：中国电力出版社，1996
[3]唐建辉．电力系统自动装置．北京：中国电力出版社，2005