大型發(fā)電廠電氣主接線優(yōu)化方案的探討

王彥龍

摘 要：電氣主接線是大型發(fā)電廠中的核心電氣網(wǎng)絡(luò)，其直接影響到大型發(fā)電廠配電水平，進而影響到國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此，該文主要分析了電氣主接線的設(shè)計要求和基本原則，并通過分析某大型發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計方案，總結(jié)了存在于電氣主接線設(shè)計中的普遍問題。最后，進一步探討了大型發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計方案的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：大型發(fā)電廠 電氣主接線 優(yōu)化方案 分析

中圖分類號：TM645 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0061-02

在大型電廠中，將各種電氣設(shè)備，如變壓器、發(fā)電機、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、電纜以及相關(guān)線路等按照一定的要求和順序連接在一起形成的最終網(wǎng)絡(luò)為電氣主接線。其作用主要是為了完成電能的輸送和分配，將強電流和高電壓按照一定的順序傳輸?shù)教囟ǖ脑O(shè)備中。因此，對于大型發(fā)電廠而言，電氣主接線對發(fā)電廠的穩(wěn)定安全運營具有不可替代的價值與作用，是發(fā)電廠的電氣主系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。鑒于此，該文對大型發(fā)電廠電氣主接線優(yōu)化方案的探討具有重要的實際價值。

1 電氣主接線設(shè)計的基本要求

1.1 保證必要的供電可靠性

作為電力系統(tǒng)發(fā)電的起始點，發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計的可靠性直接影響到電力系統(tǒng)發(fā)電后續(xù)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運行，因此為了保證電氣主接線設(shè)計的供電可靠性，要加強對相關(guān)元件的質(zhì)量和運行狀態(tài)檢測。在判斷電氣主接線設(shè)計可靠性的過程中可以通過以下檢測方式衡量：（1）在不中斷供電的基礎(chǔ)上完成對斷路器故障的檢修；（2）在保證對重要用戶供電的基礎(chǔ)上，在有限的停運時間里是否可以完成對線路故障或母線故障等問題的及時檢修；（3）分析變電站和發(fā)電廠全部停運的可能性；（4）按照標準的電氣主接線可靠性設(shè)計準則檢測大機組超高壓主接線的可靠性[1]。

1.2 具有運行、維護的靈活性和便捷性

為了適應(yīng)發(fā)電廠復(fù)雜的內(nèi)部環(huán)境和多樣化的設(shè)備結(jié)構(gòu)，在設(shè)計電氣主接線的過程中要保證一定的靈活性，從而提高對突發(fā)故障的應(yīng)對和處理能力，即在設(shè)計過程中要注意線路連接方式轉(zhuǎn)換的靈活性和便捷性設(shè)計，當某一元件或多個元件出現(xiàn)故障問題需要檢修時，可以通過對相關(guān)線路的調(diào)度，在不中斷供電的基礎(chǔ)上快速簡潔的完成故障元件的檢修。因此，綜上所述，電氣主接線靈活性設(shè)計就是指接線方案要滿足各種運行方式和檢修維護等方面的要求，并能夠靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換，而便捷性設(shè)計則是指操作時簡單，安全，不易發(fā)生失誤操作等現(xiàn)象[2]。

1.3 經(jīng)濟性

電氣主接線經(jīng)濟性設(shè)計主要是指在滿足需求的基礎(chǔ)上，降低安裝費、設(shè)備費和土建費等多個方面的費用投入。其次，在保證低投資的基礎(chǔ)上，有效控制設(shè)備折舊費、電能損耗費和檢修維護費等運行費用。

2 某大型發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計方案分析

2.1 電氣主接線設(shè)計方案內(nèi)容

一個占地面積為4 8 000 m2的大型發(fā)電廠，采用了以3 2接線方式為主的電氣主接線設(shè)計方案，其中3 2接線方式是指3臺串聯(lián)的斷路器在2組母線間完成跨接，形成的兩個回路均與中間斷路器的雙母線相連接。電網(wǎng)與發(fā)電機組的連接主要是通過22 kV線路和550 kV線路，即當主變升壓以后，發(fā)電機可以直接進入到500 kV的線路環(huán)境當中，具體的接線方式如圖1所示[3]。

2.2 電氣主接線設(shè)計方案的優(yōu)勢和不足

以3 2接線方式為主的電氣主接線設(shè)計具備較好的靈活性和可靠性，即串聯(lián)的3臺斷路器在運行過程中不會影響彼此的工作狀態(tài)，當某一臺斷路器發(fā)生故障以后，可以在不影響其它回路的基礎(chǔ)上完成對故障設(shè)備的檢修。其次，隔離開關(guān)僅僅與設(shè)備檢修相關(guān)，不以操作電器的形式存在與線路結(jié)構(gòu)當中，從而降低了誤操作發(fā)生的概率。在進線功率和出線功率十分接近的情況下，即使兩組母線同時發(fā)生故障，仍可以保證功率的持續(xù)輸送。由此可見，這種設(shè)計方案的靈活性和可靠性較高。然而，這種電氣主接線設(shè)計方案也存在一系列問題，具體內(nèi)容如下：

首先，雙母線連接方式與單母線連接方式相比結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在加設(shè)保護措施的過程中會形成一些死區(qū)和重疊區(qū)，從而降低了線路保護的有效性。其次，當一臺斷路器出現(xiàn)故障停運以后，其它兩臺斷路器很容易出現(xiàn)拒動的誤操作行為，從而使斷路器故障進一步加劇，致使發(fā)電廠不得不處于大面積停電狀態(tài)，這對于電網(wǎng)系統(tǒng)運行的破壞力是無法估量的。此外，3 2接線設(shè)計方案中需要使用較多的設(shè)備，繼電保護裝置十分復(fù)雜，因此經(jīng)濟性較差[4]。

3 某大型發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計方案的優(yōu)化

3.1 優(yōu)化后的電氣主接線設(shè)計方案

考慮到上述設(shè)計方案中存在的不足，該文提出了新的設(shè)計思路，即以1 2連接方式為主的電氣主接線設(shè)計方案。其優(yōu)化目標主要是提高電氣主接線設(shè)計的便捷性、經(jīng)濟性和可靠性。1 2接線方式是以雙母線雙斷路器結(jié)構(gòu)為原型，在其基礎(chǔ)上實施的優(yōu)化和改造，1 2 接線方式仍是以3臺斷路器為主要線路控制設(shè)備，按照控制對象的不同將斷路器分為控制發(fā)變機組的1臺斷路器和控制系統(tǒng)線路的2臺斷路器，其方式中不存在旁路和母線連接等結(jié)構(gòu)，從而提高了線路設(shè)計的便捷性和可靠性[5]。

3.2 電氣主接線設(shè)計方案的優(yōu)勢

首先，采用1 2接線方式可以提高電氣主系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性和便捷性，有效預(yù)防發(fā)電機組可能產(chǎn)生的非全相運行故障問題。在保護線路結(jié)構(gòu)的過程中只需要通過簡單的繼電保護回路，便可以提高保護動過的有效性和可靠性，避免出現(xiàn)“和電流”等現(xiàn)象。其次，1 2 接線方式中不存在中間斷路器結(jié)構(gòu)，從而簡化了各種回路的接線方式和操作程序，避免出現(xiàn)誤操作等故障問題。此外，配電裝置的簡化克服了3 2接線方式存在的弊端，降低了二次回路發(fā)生故障的可能性，進一步增強了電氣主接線設(shè)計方案的靈活性和可靠性[6]。

3.3 電氣主接線設(shè)計方案的進步空間

1 2接線方式以雙母線接線方式為基礎(chǔ)，因此仍然存留了雙母線接線方式中存在的問題，例如線路結(jié)構(gòu)中一段母線出現(xiàn)故障以后，會使母線作用的回路中斷供電，進而影響到機組的穩(wěn)定運行和電力系統(tǒng)的輸配電效率。

4 結(jié)論

綜上所述，作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，電氣主接線設(shè)計要遵循可靠性，靈活性和經(jīng)濟性等基本要求，同時還要考慮到線路連接的便捷性和可擴展性等。通過優(yōu)化某大型發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計方案，進一步強調(diào)了電氣主接線設(shè)計的基本原則，即在滿足應(yīng)用需求的同時，適當調(diào)整線路連接方式，簡化配電裝置。

參考文獻

[1] 陳尚發(fā).大型發(fā)電廠電氣主接線優(yōu)化方案的研究[J]. 電力建設(shè)，2006（8）：23-26，36.

[2] 王火灶.基于大型發(fā)電廠電氣主接線優(yōu)化方案的可行性探究[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2013（3）：66-69.

[3] 邵左平，余世敏.大型發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計方案探討[J].吉林電力，2008（3）：37-39.

[4] 文亮.試論大型發(fā)電廠電氣主接線優(yōu)化方案[J].電子世界，2014（12）：264.

[5] 劉慧琳.大型燈泡貫流式機組水力發(fā)電廠接入系統(tǒng)與電氣主接線的選擇研究[D].廣西大學(xué)，2012.

[6] 丁建華.公共建筑綠色改造方案設(shè)計評價研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.