大型水利水电工程论文

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1系统特点

1.1大型水电站施工供电的重要性

很多水电站施工现场对施工供电的重视程度往往停留在口头和书面资料上，对其真正的重要性认识很浅薄，认为施工供电系统是辅助生产系统，只要电量能基本满足施工即可。其实不然，为让大家了解大型水电站施工供电的重要性，下面列举几个实例进行说明。二滩水电站建设过程中曾发生一起大坝混凝土浇筑冷却系统特种变压器故障的事件，由于没有备用变压器，为减少损失，业主动用了伊尔-76大型运输机从北京特种变压器厂“抢”了1台变压器到现场，大坝混凝土浇筑前后停了5d，由此产生的直接费用（停工损失、变压器运输费用及间接费用（工期损失已远远超出变压器本体价格。长河坝大坝防渗墙灌浆时，由于飞石造成供电线路瘫痪，设备失电造成正在钻孔的钻头无法拔出，灌浆管路浆液凝固在管内，导致这批进口钻头全部报废，给业主和施工方均造成巨大损失。黄金坪在大坝基坑清理时正值汛期，一次突然的停电，造成基坑水泵及各种施工机械设备全部被水淹没，险些引发重大安全事故，事故停电只30min，却造成了重大损失。

1.2大型水电站施工供电负荷都很重

从上面的数据看出目前已建和在建的大型水利水电工程的施工供电负荷，都呈现负荷重的特点，其规模不逊于城市用电量。

1.3大型水电站施工供电电压等级高

一般大型水电站施工区面积达几十平方公里，工程浩大，作业点多、面广，且负荷较重。为保证电能质量需要进行高电压输送，这是导致施工供电电压等级高的直接原因。如三峡工程施工主供电源和备用电源额定电压分别是220kV和110kV，下设35kV变电系统和6kV供电网络；锦屏一级电站建设现场规划设计有子耳河110kV线路和两回110kV磨锦线；锦屏二级规划有110kV磨泸线、110kV联松线和来自磨房沟的110kV线路；长河坝水电站现场规划有35kV金长Ⅰ回、35kV金长Ⅱ回和35kV长江线，并下设6条10kV供电主线；黄金坪规划有甘孜州州网110kV供电线路一回，35KV黄江线一回，下设5条10kV供电主线。可见在这些大型水利水电工程现场，施工供电的电压等级都是万伏级的。

1.4大型水电站施工供电网络复杂

大型水利枢纽工程主要包括大坝系统、导流泄洪系统、引水发电系统三大系统。每个电站的枢纽布置都不尽相同，同时巨大的库区带来延伸几时公里的复建公路，这些分散的作业面决定了大型水利水电工程供电网络的复杂性。如三峡工程6kV配电变压器200多台套，6kV架空线路约125km，供电网络十分复杂；长河坝与黄金坪为相邻的梯级电站，其施工供电线路相互延伸，10kV输电线路共计11条，长约90km，35kV输电线路4条，长约30km，供电网络呈树枝状发散分布。

2存在的问题

大型水利水电工程施工供电系统与传统施工供电系统相比，因为它的重要性高、负荷大、电压等级高和供电网络复杂，若仍以以往的传统供电模式运转会产生较多的困难。总结以往参与施工供电管理工作的经验，借鉴其他大型水利工程用电管理模式，认为普遍存在如下问题：1施工供电负荷重、变化频繁、变化幅度大，电压波动不易控制。施工供电系统负荷受工程进度的影响，一般在施工初期、末期用电较少，中期用电量多。1d之内，白天用电多，晚间用电少，峰谷差较大。加之很多水电工程在经济不发达的山区，外部电网和施工区内部电网抵抗故障能力差，且自然环境恶劣，极端气候和地质灾害时有发生。施工区供电线路长，电压压降大。电网故障及大负荷的投、切，均易引起电压大幅波动。2施工供电系统负荷分布离散，线路和设备故障率高。水利水电施工现场多为大山深处，沿河道进行布置，工程结构复杂、作业面多，工区范围半径长达几十公里，受这些因素影响，施工供电线路多为树枝状分散布置。同时由于作业面随施工进度不停在增减变迁，加上高边坡开挖、区域爆破和地方公共设施影响等多方原因，造成施工供电支线不断地改迁和增加。随着工程进展，多年之后施工现场供电网络变得分散复杂，在自然灾害（泥石流、飞石、大风、雷雨等和施工措施不当（爆破、短路等情况下，使得供电线路故障率大大增加。而终端用电设备这方面因为工区灰尘大，空气污秽度高，供用电设备露天安放，绝缘降低，使工区设备的故障率平均比城市电网高，还有一部分设备使用在阴暗潮湿的隧道内，加上防护措施不当也极易发生故障。且施工单位为节省成本，使用的供配电设备往往采用低标准设备或三无产品，有些供用电设备维护不当、超期服役，造成故障率居高不下。3施工供电系统临时性设备多，线路变更频繁。一般大型水电站的建设周期在10年左右，随着工程的进展，施工作业面交替开工，供、用电设备经常移位，线路架设、拆除频繁。从控制成本角度考虑，施工用电单位采用的临时性设备较多。由于临时用电线路拆除成本高，考虑地理环境多为高山陡坡，很多施工用电单位在局部工程完成进行设备清场时都不愿意拆除废旧线路，这些失去维护的不规范线路随时会爆发连锁的安全问题。4施工供电系统备用电源不足，超半径供电。由于大型水电站的建设基本在深山峡谷中，各施工作业面基本上是沿河的左、右岸铺开。加上受其他供电网络输电线路走廊影响，施工供电走廊有限，变电站的选址和出线布置又受地形、施工的影响，线路架设困难，大多采取单电源辐射形式供电，合环点少，备用电源不足，有些负荷超半径供电。特别是电站复建的省道或国道施工，其最远施工点与电站枢纽区相聚几十公里。例如长河坝S211复建公路长约35km，而施工供电电压等级为10kV，已远远超出供电范围半径，导致末端电能质量极差。5功率因素普遍偏低。水利水电施工用电设备中动力设备占绝大多数，均为感性负荷，导致施工供电网络功率因数偏低。施工区中的用电设备多为大功率电动机，工作时段集中，功率因数控制困难，不仅增加供电线路的损失，降低电压质量，同时也降低了工区供电设备的有效利用率，增加了工程成本。严重时还会造成用电设备烧毁，受到地方供电电网的经济处罚。6“外行”管理，隐患较多。水电工程施工用电单位众多，队伍参差不齐，且前期多为土建单位，在用电管理上存在专业薄弱问题，且责任心不强。水电站施工单位流动性大，人员更换频繁，真正取得《电工进网作业许可证》的“电工”很少，缺乏专业基础知识，不仅对自身所辖范围不熟悉，对电网调度系统也是异常陌生，规章制度的执行落实不到位，甚至抗拒执行工区供电系统调度命令，在线路或设备发生故障后，巡查不到位或误报、瞒报，拖延了事故处理时间，有时甚至扩大了事故范围，给人身安全带来极大的威胁。同时施工单位的主要精力放在主体工程施工任务上，对供用电等辅助生产系统的重要性认识不够，投入的资金、人员不足，安全意识淡薄，管理松懈，施工单位往往只在业主供电管理的部门办好报装手续，将供电电源终端建好，其他的事就依靠施工单位的“电工”完成。没有认真严肃地进行用电技术措施、安全措施、管理措施等施工组织设计工作，至于安全工器具，则是因陋就简。很多施工单位根本没有执行建设部JGG46—88《施工现场临时用电安全技术规范》，试验设备基本没有，甚至弄虚作假，严重影响了电网的安全运行。常见的不合格用电例如:施工方架设线路不规范，变压器、避雷器、断路器、线路等未进行验收试验和年度试验。设备安装也不规范，现场电缆泡水泡油、设备护栏高度不够、安全距离不够、标识警示牌没有、设备接地不可靠等，存在极大的安全隐患。7施工供电系统通讯不畅，应急反应慢。一般水电站的建设都是在经济不发达地区，基础设施较差，特别是通讯系统很不可靠。因地处山区，信号覆盖面不全，各种电网信息不能及时、准确汇集到调度员处，调度指令也不能顺利传达；另一方面施工单位的用电负责人无固定值班点，人员频繁更换又不及时通报，并且通讯手段配置单一，施工供电系统调度员指令下达时往往找不到接令人。这些都对负荷调整、电网操作、事故处理造成严重影响，延误最佳的处理时间，造成供电质量下降，甚至扩大停电范围。

3优化措施

1提早勘察规划，提早建设。大型水利水电施工供电系统利用周期等同于电站建设周期，因此为避免耽误工程施工进度，越早建成越好，这样才能更好满足施工现场的用电需要。施工供电系统的规划应充分结合施工总布置和可研规划，同时应对电站施工区内及周边的小水电、地方电网进行充分考察。若条件允许可建自备小电站和施工变电站。2合理规划施工供电线路。大型水利水单施工现场的特点是用电负荷大、工程作业面分散、工区半径超长、施工环境恶劣、通信不稳定、交通不便利等。针对这些因素，在施工供电线路规划时应充分考虑供电线路的走廊和电压等级。对重要负荷应采用双回路供电，场内主干供电线路应避让施工现场作业面，不影响工程总布置和施工进度，避免因工程爆破开挖导致线路工程有安全隐患或频繁迁改。同时水利水电工程现场多为沿河谷两岸布置，地处深山峡谷，两岸山体地势陡峭，施工供电线路走廊势必紧张，在线路规划时应尽量减少回路数量。3多级变电，分区供电。施工电网规划应结合施工总布置和土建分标情况统筹安排，分区供电，每区根据负荷大小建立二级变电站/开关站。二级变电站/开关站位置应深入负荷中心，以减少供电线路的长度和供电回路数。如锦屏一级左右岸导流及主体工程用电负荷分别为24MW和8MW，距离中心变电站约3km，若全部采用10kV线路供电，供电回路数在20回以上，线路总长度会超过60km，既不经济也不可靠，况且狭窄的施工现场无法提供这么多线路走廊。因此，在规划时分别在左右岸设计了35kV变电站，再由变电站提供10kV出现给各个工作面。以长河坝为例其施工变电站距复建省道终端35km，远远超出10kV电压等级的供电范围半径，导致现场用电经常出现电能质量不高，电压不稳等问题，若能在复建省道工程中心建35kV变电站，并采用10kV出线供电，完全可以满足现场用电需求。4终端供电设备的管理。考虑施工现场人员电气专业知识参差不齐，用电负责人频繁流动换岗，用电单位对辅助施工的用电工作重视度不够等因素，建设单位应统一管理终端供电设备，这里主要是指电压等级在6/10kV及以上的高压终端供电设备。统一管理的优点在于建设方可以从终端用电设备的选型、采购、运行维护、试验检验、重复利用等全过程进行专业化管理，可以大大降低故障发生率，延长设备使用寿命，最大限度避免不规范运行带来的各种隐患。这里强调除施工变电站配有无功补偿装置以外，为满足现场施工用电设备多为感性负载的需求，应考虑终端供电点高压侧进行无功补偿，避免功率因素过低造成的事故和罚单。5加大资金、人员、设备的投入。由于采用了终端设备管理，同时为最大限度避免运行故障，业主在供电系统进行委托管理时，应树立“安全出效益”的观念，合理增加运行管理人员、检修维护人员以及用电监察人员的配置，各施工变电站宜采用有人值班方式，在供电设备采购上，尽量选用国内外的成熟技术，加大对保安电源、保安电器、绝缘材料、绝缘工器具、防护用品的投入。在施工供电系统设计方案上充分考虑多级变电，分区供电，终端补偿。对供电系统的备品备件，要考虑交通运输不便的情况，增加库存，增强应急响应能力。6建立规范合理的管理制度，强化安全责任制。规范设备包装程序。制定完善的安全用电组织措施、技术措施，落实建设部《施工现场临时用电管理规定》，建立健全的事故反应机制，各施工单位要专人专责负责供用电系统管理。供电管理部门定期对施工用户交流沟通，根据施工单位反映的情况和国家、行业的有关规定，制定工区内电网作业流程，及时根据环境变化修订应急预案。对供电系统管理部门充分授权，对用电监察人员、安监人员发现的供电系统隐患和问题，强行整改。在这方面要做到统一认识，明确责任，限时督办。加强现场危险点管理，教育和引导工地电工学习和掌握《电业安全作业规程》、《低压安全工作规程》，对需定期送检的设备和工器具，强制送检，对拒不执行国家法律法规、行业制度和工区内电网管理规定的，要采取处罚措施。定期组织法制宣传教育活动，增强施工人员法律意识，完善举报制度，依靠地方治安系统和工区保安队伍，加强巡线力量，从源头上控制和打击盗窃犯罪行为。严格履行供电合同和执行违约金制度，做好电费回收工作。对即将完工的工程用电，采取预收电费措施，控制逃费。对有拖欠电费行为的单位，要重新签订供用电合同，加设担保或保证条款，同时依靠法律手段及时追索。

作者:郭忠敏单位:四川大唐国际甘孜水电开发有限公司