竹山電站電氣主接線方案設(shè)計(jì)

柯賢安

（安康市水利水電土木建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院 陜西 安康 725000）

電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿(mǎn)足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路，其連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。

1 電氣主接線要求

對(duì)一個(gè)電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱(chēng)電氣一次接線圖。

電氣主接線方案一般需要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：

(1)可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對(duì)用戶(hù)供電的可靠性，特別是保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。

(2)靈活性：主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況，特別是當(dāng)一部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí)，能夠方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，做到調(diào)度靈活，不中斷向用戶(hù)的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便地從初期建設(shè)到最終接線，盡量使一次和二次設(shè)備裝置所需的改造最小。

(3)經(jīng)濟(jì)性：主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求下，做到經(jīng)濟(jì)合理，盡量減少占地面積，簡(jiǎn)化控制和保護(hù)輔助設(shè)施，節(jié)省投資。

2 工程概況

竹山電站廠區(qū)位于寧陜縣江口回族鎮(zhèn)境內(nèi)，廠房距下游金川鎮(zhèn)約4km，是旬河寧陜段水能梯級(jí)電站規(guī)劃的第3級(jí)電站。電站裝機(jī)三臺(tái)，總?cè)萘浚?×2000+800）kW，多年平均發(fā)電量1466萬(wàn)kW·h。沙坪街～金川鎮(zhèn)縣級(jí)公路自電站附近通過(guò)，經(jīng)沙坪街與210國(guó)道相接，本站廠房距地方電網(wǎng)沙坪35kV變電站約5.5km，電站交通、上網(wǎng)條件優(yōu)越，建成后將并網(wǎng)運(yùn)行。由于電網(wǎng)10kV網(wǎng)線已覆蓋金川鎮(zhèn)及所轄鄉(xiāng)、村，電站近區(qū)也無(wú)大的工業(yè)負(fù)荷。因此，電站不考慮近區(qū)供電，僅設(shè)一回35KV出線與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

經(jīng)與業(yè)主協(xié)商，初步擬定本站接入系統(tǒng)方式為：竹山電站35kV出線，電站架設(shè)5.5kM并網(wǎng)專(zhuān)線，將電能輸送到沙坪35kV變電站，由變電站35kV母線并入系統(tǒng)。

3 主接線方案選擇

竹山電站屬小型水電站，其系統(tǒng)接線較為簡(jiǎn)單，回路數(shù)較少且負(fù)荷較小，因此，電氣主接線主要考慮采用線路和變壓器直接相連或是單母線分段接線，該兩種接線方式斷路器少，接線簡(jiǎn)單，事故影響范圍小，運(yùn)行可靠靈活，繼電保護(hù)較簡(jiǎn)單且造價(jià)低。

竹山電站初擬電氣主接線方式為：發(fā)電機(jī)出口電壓6.3kV，升壓至35kV，以一回出線與系統(tǒng)并網(wǎng)?？紤]到主變壓器投入的臺(tái)數(shù)區(qū)別，設(shè)計(jì)時(shí)考慮以下三種方案進(jìn)行比選。

方案一：僅安裝單臺(tái)變壓器。具體接線采用單母線、單臺(tái)變壓器接線；35kV側(cè)采用變壓器～線路組結(jié)線。該接線方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、便于布置，但主變空載損耗大（枯水期、小容量時(shí)），并且沒(méi)有備用，安全系數(shù)不高。

方案二：安裝兩臺(tái)等容量變壓器。具體接線方式為6kV側(cè)采用單母線接線，后經(jīng)兩臺(tái)等容量變壓器升壓至35kV，接入系統(tǒng)。該接線運(yùn)行靈活、可靠，但設(shè)備投資明顯增大，變電站面積較大，不太經(jīng)濟(jì)。

方案三：考慮了電站兩大一小的裝機(jī)組合，為了便于枯水期發(fā)電，小機(jī)組采用發(fā)～變組接線，兩臺(tái)大機(jī)組采用單母線接線，共設(shè)兩臺(tái)變壓器，升壓至35kV，接入系統(tǒng)。該方案運(yùn)行靈活、可靠，簡(jiǎn)化了二次保護(hù)，便于運(yùn)行，但設(shè)備投資較大。

表1 三種方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)比選

根據(jù)電站裝機(jī)規(guī)模和兩大一小的裝機(jī)方案，結(jié)合電站運(yùn)行方式及電站場(chǎng)址處地形、地勢(shì)情況，本階段設(shè)計(jì)主接線推薦采用方案三。詳細(xì)設(shè)計(jì)為：兩臺(tái)2000kW機(jī)組發(fā)電機(jī)出口采用單母線接線，經(jīng)一臺(tái)5000kVA主變壓器升壓至35kV。800kW機(jī)組與一臺(tái)1000kVA變壓器組成發(fā)～變組單元，升壓至35kV，35kV升高電壓側(cè)為單母線接線，全站電能經(jīng)一回出線并入系統(tǒng)。

4 電氣設(shè)備的布置

對(duì)于小型電站，一般機(jī)組控制保護(hù)屏、勵(lì)磁屏、主變控制保護(hù)屏、低壓屏等均采用機(jī)旁先帝布置，以充分利用空間，節(jié)約廠房土建面積。竹山電站主廠房安裝三臺(tái)臥式水輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組上游側(cè)布置三面機(jī)旁屏。副廠房布置在主廠房上游側(cè)，寬度5.5m，長(zhǎng)度與主廠房相同。副廠房分高壓開(kāi)關(guān)室、控制室、油處理室等。高壓開(kāi)關(guān)室安裝高壓開(kāi)關(guān)柜及勵(lì)磁設(shè)備，中控室安裝微機(jī)監(jiān)控設(shè)備、保護(hù)測(cè)控屏柜、直流及廠用屏柜等。

本站35kV升壓站布置在電站副廠房后，因現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)原因，為減少投資，升壓站架構(gòu)呈“L”型布置，高程673.3m。變電站設(shè)備采用戶(hù)外中型布置，站內(nèi)安裝兩臺(tái)主變壓器、兩臺(tái)廠變及35kV配電設(shè)備，站內(nèi)設(shè)5個(gè)配電間隔，間隔架構(gòu)由φ300等徑混凝土桿和鋼梁配成，以一回35kV出線送入電網(wǎng)。

廠用電取自大機(jī)組發(fā)電機(jī)匯流母線，在6.3kV母線上設(shè)置160kVA廠變一臺(tái)，在35kV母線上設(shè)一臺(tái)等容量備用廠變，兩電源自動(dòng)切換，以保證廠用電源的可靠性。因壩區(qū)離廠區(qū)較遠(yuǎn)，而且用電負(fù)荷較小，壩區(qū)用電按就近接入考慮。

5 結(jié)語(yǔ)

在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶(hù)輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5年～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。文中從主變壓器的臺(tái)數(shù)選定角度對(duì)竹山電站的主接線方式進(jìn)行了方案比選，兼顧水電站在枯水、小容量季節(jié)的電損耗，選定“一大一小”兩臺(tái)變壓器的方案，單母線接線，一回出線并入系統(tǒng)，在考慮降低投資的同時(shí)兼顧了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性，保障了正常的生產(chǎn)、生活。陜西水利