[发明专利]交流励磁变速抽水蓄能机组的电气主回路设备双层布置结构

说明书

本发明公开了一种交流励磁变速抽水蓄能机组的电气主回路设备双层布置结构，变速抽水蓄能机组的电气主回路设备分为交流励磁系统设备和变速发电电动机电压回路设备，电气主回路设备布置在母线洞中，母线洞包括母线洞上层和母线洞下层的双层结构，母线洞上层布置交流励磁系统设备，母线洞下层布置变速发电电动机电压回路设备。本发明布置结构清晰合理、经济实用；未改变大型抽水蓄能电站地下主厂房结构，大大降低了地下洞室群开挖支护难度和工程投资；结构安全可靠，便于运行维护；解决了交流励磁功率柜本体冷却及电气设备运行环境的温度要求，确保了交流励磁回路设备和变速发电电动机电压回路设备的电气功能。

技术领域

本发明涉及抽水蓄能电站，尤其是一种交流励磁变速抽水蓄能机组的电气主回路设备双层布置结构。

背景技术

从二十世纪六十年代开始，国外水电行业就开始了交流励磁变速抽水蓄能机组的研发工作，交流励磁变速抽水蓄能机组在日本和欧洲得到了较为广泛的应用。交流励磁变速机组除了根据工程基本条件，确定相关系统设计、选择合适的设备技术参数、落实设备本体关键技术问题外，由于交流励磁变速蓄能机组相比常规定速蓄能机组，增加了一整套交流励磁系统装置，占地面积约需500m²。

抽水蓄能电站主要机电设备通常位于埋深200～300m的地下厂房，地下洞室通常由主厂房洞、母线洞、主变洞、尾闸洞及其他附属洞室等组成。机组设备布置于地下主厂房，主厂房的跨度一般为25～26m。根据国际变速机组工程调研，多数电站通过增大地下主厂房跨度(部分项目增加大到30～32m的跨度)、增大地下主厂房长度(长度增加20m以上)、增设主厂房下游副厂房等措施来解决上述交流励磁设备的布置问题，但上述方案由于增加了地下洞室的面积，对地下洞室围岩稳定、开挖支护施工提出了更高的要求，大大提高了地下洞室群开挖支护设计难度和工程投资，对于变速机组工程，不属于技术、经济完全合理的工程方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种布置合理、经济实用、安全可靠、方便运维的交流励磁变速抽水蓄能机组的电气主回路设备双层布置结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种交流励磁变速抽水蓄能机组的电气主回路设备双层布置结构，变速抽水蓄能机组的电气主回路设备分为交流励磁系统设备和变速发电电动机电压回路设备，电气主回路设备布置在母线洞中，母线洞包括母线洞上层和母线洞下层的双层结构，母线洞上层布置交流励磁系统设备，母线洞下层布置变速发电电动机电压回路设备。

所述位于母线洞上层的交流励磁系统设备包括交流励磁母线、交流励磁功率柜、汇流柜、过电压保护柜、交流励磁功率柜冷却装置和冷却水管，交流励磁母线一端连接励磁变压器，中间顺序连接交流励磁功率柜、汇流柜和过电压保护柜，另一端连接变速发电电动机，形成交流励磁回路；交流励磁功率柜冷却装置通过冷却水管连接至交流励磁功率柜。

所述位于母线洞下层的变速发电电动机电压回路设备包括离相封闭母线、电制动开关柜、落地式PT柜、发电机断路器、支架式PT柜、换相开关和PT/避雷器柜，离相封闭母线一端连接变速发电电动机，中间顺序连接电制动开关柜、落地式PT柜、发电机断路器、支架式PT柜、换相开关和PT/避雷器柜，另一端连接主变压器，形成变速发电电动机电压回路。

所述支架式PT柜位于发电机断路器和换相开关之间，安装于离相封闭母线上部。

所述换相开关采用五极水平布置方式，两端通过离相封闭母线分别与支架式PT柜和PT/避雷器柜连接。

所述母线洞下层还包括换相开关扩挖结构，母线洞上层还包括冷却水管暗敷位置的反梁结构，母线洞为圆拱直墙形地下洞室，采用喷锚支护+钢筋混凝土衬砌防护结构；母线洞双层结构为底板+混凝土连续墙+板梁结构；母线洞换向开关扩挖结构为母线洞边墙岩体扩挖而成，为圆拱直墙形地下洞室，采用喷锚支护+钢筋混凝土衬砌防护；冷却水管暗敷位置的反梁结构位于母线洞上层底板局部。