大型水利水電工程論文

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1系統特點

1.1大型水電站施工供電的重要性

很多水電站施工現場對施工供電的重視程度往往停留在口頭和書面資料上，對其真正的重要性認識很淺薄，認為施工供電系統是輔助生產系統，只要電量能基本滿足施工即可。其實不然，為讓大家了解大型水電站施工供電的重要性，下面列舉幾個實例進行說明。二灘水電站建設過程中曾發生一起大壩混凝土澆筑冷卻系統特種變壓器故障的事件，由于沒有備用變壓器，為減少損失，業主動用了伊爾-76大型運輸機從北京特種變壓器廠“搶”了1臺變壓器到現場，大壩混凝土澆筑前后停了5d，由此產生的直接費用（停工損失、變壓器運輸費用及間接費用（工期損失已遠遠超出變壓器本體價格。長河壩大壩防滲墻灌漿時，由于飛石造成供電線路癱瘓，設備失電造成正在鉆孔的鉆頭無法拔出，灌漿管路漿液凝固在管內，導致這批進口鉆頭全部報廢，給業主和施工方均造成巨大損失。黃金坪在大壩基坑清理時正值汛期，一次突然的停電，造成基坑水泵及各種施工機械設備全部被水淹沒，險些引發重大安全事故，事故停電只30min，卻造成了重大損失。

1.2大型水電站施工供電負荷都很重

從上面的數據看出目前已建和在建的大型水利水電工程的施工供電負荷，都呈現負荷重的特點，其規模不遜于城市用電量。

1.3大型水電站施工供電電壓等級高

一般大型水電站施工區面積達幾十平方公里，工程浩大，作業點多、面廣，且負荷較重。為保證電能質量需要進行高電壓輸送，這是導致施工供電電壓等級高的直接原因。如三峽工程施工主供電源和備用電源額定電壓分別是220kV和110kV，下設35kV變電系統和6kV供電網絡；錦屏一級電站建設現場規劃設計有子耳河110kV線路和兩回110kV磨錦線；錦屏二級規劃有110kV磨瀘線、110kV聯松線和來自磨房溝的110kV線路；長河壩水電站現場規劃有35kV金長Ⅰ回、35kV金長Ⅱ回和35kV長江線，并下設6條10kV供電主線；黃金坪規劃有甘孜州州網110kV供電線路一回，35KV黃江線一回，下設5條10kV供電主線?？梢娫谶@些大型水利水電工程現場，施工供電的電壓等級都是萬伏級的。

1.4大型水電站施工供電網絡復雜

大型水利樞紐工程主要包括大壩系統、導流泄洪系統、引水發電系統三大系統。每個電站的樞紐布置都不盡相同，同時巨大的庫區帶來延伸幾時公里的復建公路，這些分散的作業面決定了大型水利水電工程供電網絡的復雜性。如三峽工程6kV配電變壓器200多臺套，6kV架空線路約125km，供電網絡十分復雜；長河壩與黃金坪為相鄰的梯級電站，其施工供電線路相互延伸，10kV輸電線路共計11條，長約90km，35kV輸電線路4條，長約30km，供電網絡呈樹枝狀發散分布。

2存在的問題

大型水利水電工程施工供電系統與傳統施工供電系統相比，因為它的重要性高、負荷大、電壓等級高和供電網絡復雜，若仍以以往的傳統供電模式運轉會產生較多的困難?？偨Y以往參與施工供電管理工作的經驗，借鑒其他大型水利工程用電管理模式，認為普遍存在如下問題：1施工供電負荷重、變化頻繁、變化幅度大，電壓波動不易控制。施工供電系統負荷受工程進度的影響，一般在施工初期、末期用電較少，中期用電量多。1d之內，白天用電多，晚間用電少，峰谷差較大。加之很多水電工程在經濟不發達的山區，外部電網和施工區內部電網抵抗故障能力差，且自然環境惡劣，極端氣候和地質災害時有發生。施工區供電線路長，電壓壓降大。電網故障及大負荷的投、切，均易引起電壓大幅波動。2施工供電系統負荷分布離散，線路和設備故障率高。水利水電施工現場多為大山深處，沿河道進行布置，工程結構復雜、作業面多，工區范圍半徑長達幾十公里，受這些因素影響，施工供電線路多為樹枝狀分散布置。同時由于作業面隨施工進度不停在增減變遷，加上高邊坡開挖、區域爆破和地方公共設施影響等多方原因，造成施工供電支線不斷地改遷和增加。隨著工程進展，多年之后施工現場供電網絡變得分散復雜，在自然災害（泥石流、飛石、大風、雷雨等和施工措施不當（爆破、短路等情況下，使得供電線路故障率大大增加。而終端用電設備這方面因為工區灰塵大，空氣污穢度高，供用電設備露天安放，絕緣降低，使工區設備的故障率平均比城市電網高，還有一部分設備使用在陰暗潮濕的隧道內，加上防護措施不當也極易發生故障。且施工單位為節省成本，使用的供配電設備往往采用低標準設備或三無產品，有些供用電設備維護不當、超期服役，造成故障率居高不下。3施工供電系統臨時性設備多，線路變更頻繁。一般大型水電站的建設周期在10年左右，隨著工程的進展，施工作業面交替開工，供、用電設備經常移位，線路架設、拆除頻繁。從控制成本角度考慮，施工用電單位采用的臨時性設備較多。由于臨時用電線路拆除成本高，考慮地理環境多為高山陡坡，很多施工用電單位在局部工程完成進行設備清場時都不愿意拆除廢舊線路，這些失去維護的不規范線路隨時會爆發連鎖的安全問題。4施工供電系統備用電源不足，超半徑供電。由于大型水電站的建設基本在深山峽谷中，各施工作業面基本上是沿河的左、右岸鋪開。加上受其他供電網絡輸電線路走廊影響，施工供電走廊有限，變電站的選址和出線布置又受地形、施工的影響，線路架設困難，大多采取單電源輻射形式供電，合環點少，備用電源不足，有些負荷超半徑供電。特別是電站復建的省道或國道施工，其最遠施工點與電站樞紐區相聚幾十公里。例如長河壩S211復建公路長約35km，而施工供電電壓等級為10kV，已遠遠超出供電范圍半徑，導致末端電能質量極差。5功率因素普遍偏低。水利水電施工用電設備中動力設備占絕大多數，均為感性負荷，導致施工供電網絡功率因數偏低。施工區中的用電設備多為大功率電動機，工作時段集中，功率因數控制困難，不僅增加供電線路的損失，降低電壓質量，同時也降低了工區供電設備的有效利用率，增加了工程成本。嚴重時還會造成用電設備燒毀，受到地方供電電網的經濟處罰。6“外行”管理，隱患較多。水電工程施工用電單位眾多，隊伍參差不齊，且前期多為土建單位，在用電管理上存在專業薄弱問題，且責任心不強。水電站施工單位流動性大，人員更換頻繁，真正取得《電工進網作業許可證》的“電工”很少，缺乏專業基礎知識，不僅對自身所轄范圍不熟悉，對電網調度系統也是異常陌生，規章制度的執行落實不到位，甚至抗拒執行工區供電系統調度命令，在線路或設備發生故障后，巡查不到位或誤報、瞞報，拖延了事故處理時間，有時甚至擴大了事故范圍，給人身安全帶來極大的威脅。同時施工單位的主要精力放在主體工程施工任務上，對供用電等輔助生產系統的重要性認識不夠，投入的資金、人員不足，安全意識淡薄，管理松懈，施工單位往往只在業主供電管理的部門辦好報裝手續，將供電電源終端建好，其他的事就依靠施工單位的“電工”完成。沒有認真嚴肅地進行用電技術措施、安全措施、管理措施等施工組織設計工作，至于安全工器具，則是因陋就簡。很多施工單位根本沒有執行建設部JGG46—88《施工現場臨時用電安全技術規范》，試驗設備基本沒有，甚至弄虛作假，嚴重影響了電網的安全運行。常見的不合格用電例如:施工方架設線路不規范，變壓器、避雷器、斷路器、線路等未進行驗收試驗和年度試驗。設備安裝也不規范，現場電纜泡水泡油、設備護欄高度不夠、安全距離不夠、標識警示牌沒有、設備接地不可靠等，存在極大的安全隱患。7施工供電系統通訊不暢，應急反應慢。一般水電站的建設都是在經濟不發達地區，基礎設施較差，特別是通訊系統很不可靠。因地處山區，信號覆蓋面不全，各種電網信息不能及時、準確匯集到調度員處，調度指令也不能順利傳達；另一方面施工單位的用電負責人無固定值班點，人員頻繁更換又不及時通報，并且通訊手段配置單一，施工供電系統調度員指令下達時往往找不到接令人。這些都對負荷調整、電網操作、事故處理造成嚴重影響，延誤最佳的處理時間，造成供電質量下降，甚至擴大停電范圍。

3優化措施

1提早勘察規劃，提早建設。大型水利水電施工供電系統利用周期等同于電站建設周期，因此為避免耽誤工程施工進度，越早建成越好，這樣才能更好滿足施工現場的用電需要。施工供電系統的規劃應充分結合施工總布置和可研規劃，同時應對電站施工區內及周邊的小水電、地方電網進行充分考察。若條件允許可建自備小電站和施工變電站。2合理規劃施工供電線路。大型水利水單施工現場的特點是用電負荷大、工程作業面分散、工區半徑超長、施工環境惡劣、通信不穩定、交通不便利等。針對這些因素，在施工供電線路規劃時應充分考慮供電線路的走廊和電壓等級。對重要負荷應采用雙回路供電，場內主干供電線路應避讓施工現場作業面，不影響工程總布置和施工進度，避免因工程爆破開挖導致線路工程有安全隱患或頻繁遷改。同時水利水電工程現場多為沿河谷兩岸布置，地處深山峽谷，兩岸山體地勢陡峭，施工供電線路走廊勢必緊張，在線路規劃時應盡量減少回路數量。3多級變電，分區供電。施工電網規劃應結合施工總布置和土建分標情況統籌安排，分區供電，每區根據負荷大小建立二級變電站/開關站。二級變電站/開關站位置應深入負荷中心，以減少供電線路的長度和供電回路數。如錦屏一級左右岸導流及主體工程用電負荷分別為24MW和8MW，距離中心變電站約3km，若全部采用10kV線路供電，供電回路數在20回以上，線路總長度會超過60km，既不經濟也不可靠，況且狹窄的施工現場無法提供這么多線路走廊。因此，在規劃時分別在左右岸設計了35kV變電站，再由變電站提供10kV出現給各個工作面。以長河壩為例其施工變電站距復建省道終端35km，遠遠超出10kV電壓等級的供電范圍半徑，導致現場用電經常出現電能質量不高，電壓不穩等問題，若能在復建省道工程中心建35kV變電站，并采用10kV出線供電，完全可以滿足現場用電需求。4終端供電設備的管理?？紤]施工現場人員電氣專業知識參差不齊，用電負責人頻繁流動換崗，用電單位對輔助施工的用電工作重視度不夠等因素，建設單位應統一管理終端供電設備，這里主要是指電壓等級在6/10kV及以上的高壓終端供電設備。統一管理的優點在于建設方可以從終端用電設備的選型、采購、運行維護、試驗檢驗、重復利用等全過程進行專業化管理，可以大大降低故障發生率，延長設備使用壽命，最大限度避免不規范運行帶來的各種隱患。這里強調除施工變電站配有無功補償裝置以外，為滿足現場施工用電設備多為感性負載的需求，應考慮終端供電點高壓側進行無功補償，避免功率因素過低造成的事故和罰單。5加大資金、人員、設備的投入。由于采用了終端設備管理，同時為最大限度避免運行故障，業主在供電系統進行委托管理時，應樹立“安全出效益”的觀念，合理增加運行管理人員、檢修維護人員以及用電監察人員的配置，各施工變電站宜采用有人值班方式，在供電設備采購上，盡量選用國內外的成熟技術，加大對保安電源、保安電器、絕緣材料、絕緣工器具、防護用品的投入。在施工供電系統設計方案上充分考慮多級變電，分區供電，終端補償。對供電系統的備品備件，要考慮交通運輸不便的情況，增加庫存，增強應急響應能力。6建立規范合理的管理制度，強化安全責任制。規范設備包裝程序。制定完善的安全用電組織措施、技術措施，落實建設部《施工現場臨時用電管理規定》，建立健全的事故反應機制，各施工單位要專人專責負責供用電系統管理。供電管理部門定期對施工用戶交流溝通，根據施工單位反映的情況和國家、行業的有關規定，制定工區內電網作業流程，及時根據環境變化修訂應急預案。對供電系統管理部門充分授權，對用電監察人員、安監人員發現的供電系統隱患和問題，強行整改。在這方面要做到統一認識，明確責任，限時督辦。加強現場危險點管理，教育和引導工地電工學習和掌握《電業安全作業規程》、《低壓安全工作規程》，對需定期送檢的設備和工器具，強制送檢，對拒不執行國家法律法規、行業制度和工區內電網管理規定的，要采取處罰措施。定期組織法制宣傳教育活動，增強施工人員法律意識，完善舉報制度，依靠地方治安系統和工區保安隊伍，加強巡線力量，從源頭上控制和打擊盜竊犯罪行為。嚴格履行供電合同和執行違約金制度，做好電費回收工作。對即將完工的工程用電，采取預收電費措施，控制逃費。對有拖欠電費行為的單位，要重新簽訂供用電合同，加設擔?；虮ＷC條款，同時依靠法律手段及時追索。

作者:郭忠敏單位:四川大唐國際甘孜水電開發有限公司