水電廠發變用電系統電氣接線的優化

摘 要：優秀的水電廠發、變、用電系統電氣接線能提高水電廠發電生產的安全、經濟性，其接線應做到安全可靠、經濟靈活。本文將以作者曾供職的某水電廠為例，通過對其發、變、用電系統電氣接線方案優化前后的闡述、比較和分析，證明電氣接線的優劣對水電廠安全可靠、經濟靈活運行有重要作用。該優化方案對類似水電廠發、變、用電系統電氣接線的設計和優化，具有一定的借鑒或推廣價值。

關鍵詞：水電廠 發變用電系統 電氣接線 優化

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0112-01

水電廠發、變、用電系統電氣接線是水電廠發電、變電和廠用電電氣一次系統連接方式，是水電廠電氣設備投資、運行維護的重要組成部分。其優化程度的高低將影響到整個水電廠綜合運行狀態和整體經濟效益。本文以某水電廠發、變、用電系統電氣接線作為研究的基礎，對其優化前后進行了闡述、比較和分析。

1 水電廠的項目概況

本文所用資料的來源水電廠位于重慶市豐都縣境內，龍河流域中游。該電廠水庫總庫容1.05億m3，加上游水電廠多年調節水庫，使得本水電廠的調節能力較強。該水電廠裝有4臺單機35 MW水力發電機組，總裝機容量為140 MW（4×35 MW），平均年發電量約6億 kW·H，是該地區電網中的骨干電廠。

2 水電廠原有發、變、用電系統電氣接線（見圖1）

原方案采用了一機一變的發變組單元接線方式，每臺發電機出口和主變壓器高壓側分別設置了10 kV和110 kV斷路器。110 kV母線為單母線分段帶旁路母線接線方式。廠用電由發電機與電網混合供電，采用了10 kV和400 V兩種電壓等級。其中400 V廠用電母線分三段，分別由1B、3B和4B低壓側經41B、43B、44B降壓后供電，可聯絡運行，也可分段運行。10 kV廠用電采用雙回輸電線路對水電廠水庫大壩閘門等設備供電。其中一回路由400 V廠用電一段母線經40B升壓到10 kV后到水庫大壩，另一回采用從廠用變43B 10 kV側取電，經45B降壓后供主變場用電，同時再經46B升壓到10 kV后到水庫大壩。

3 水電廠發、變、用電系統電氣接線優化設計（見圖2）

一般情況，裝機四臺及以上的水電廠，宜采用兩臺主變壓器[1]。故將原發變組單元接線方式，優化為發變組擴大單元接線方式。即1號、4號發電機接到一段10 kV母線，再經1B升壓后到110 kV一段母線。2號、3號發電機接到二段10 kV母線，再經2B升壓后到110 kV二段母線。兩段10 kV和兩段110 kV母線分別設置了607和110聯絡斷路器。考慮到一般變壓器最佳負載率為35%～55%[2]，盡量避免其經常運行在負載率低于20%或高于80%狀態[3]，結合該水電廠日常發電情況，故1B、2B主變容量均按2臺發電機總視在功率的1.5倍設計。廠用電仍由發電機與電網混合供電。400 V一、二、三段廠用電母線分別由一段10 kV母線上的41B、44B，以及二段10 kV母線上的43B降壓后供電，三段母線可分段、可聯絡運行。同時，10 kV一段、二段母線分別經608、609斷路器向發電廠水庫大壩兩輸電回路供電。因到水庫大壩兩回10 kV線路專供大壩生產設備用電，所經過區域屬于少雷區，自然災害和故障少，故暫不考慮設置隔離變壓器或電抗器。

4 兩種電氣一次接線的比較分析

比較分析以上水電廠發、變、用電系統電氣接線原方案和優化方案，可以發現優化方案較原方案有如下優勢。

（1）優化方案更簡潔，電氣設備更少。優化方案較原方案共減少：2臺主變壓器，3臺廠用電變壓器，2回路發電機房到變壓器10 kV母排，3臺10 kV電壓柜，5套電流互感器及二次保護，2臺110 kV斷路器，3臺400 V斷路器，以及其他電纜、塔架等電氣設備。

（2）優化方案運行方式更靈活方便。原方案中任一發變組單元回路上的任一電氣設備故障檢修或維護試驗，整個發變組單元將停運退出。而優化方案中1B、2B回路互為備用，其中任一變壓器回路的各電氣設備故障或檢修維護時，均可通過兩段10 kV和兩段110 kV母線聯絡運行，確保4臺發電機最大可能的向電網輸送電能，確保了發電的連續性和可靠性。

（3）優化方案更節能經濟。優化方案較原方案電氣設備的減少，降低了電氣設備的購置、運輸、安裝等費用，減少了變壓器總損耗功率，提高了設備利用率。同時也節約了后期運行檢修、維護試驗方面的費用。

（4）優化方案更安全可靠。任何電氣設備都有使用壽命的限制和故障情況的發生，優化方案較原方案減少了電氣設備，也相應的減少了系統的故障點。另外優化方案10 kV、110 kV母線、主變壓器回路均冗余配置，方便了相關電氣設備的維修保養和維護試驗，簡化廠用電回路，提高了水電廠運行的安全可靠性。

5 結語

本文以所引水電廠發、變、用電系統電氣接線為例，通過對原方案和優化方案的系統闡述和比較分析，得出結論：一個適合水電廠實際情況的、優化簡潔的發、變、用電系統電氣接線，使電廠運行更加安全可靠，經濟、靈活。該優化設計對類似水電廠發、變、用電系統電氣接線的設計和優化，具有一定的借鑒或推廣價值。

參考文獻

[1]應明耕，劉孝荃，郭尊民，等.水電站主變壓器容量和臺數的確定[J].水電站電氣部分，1992（7）.

[2]陳俊俊.變壓器最佳運行時效率和負載率的實驗研究[J].冶金能源，1997（4）.

[3]賀榮強，蔡利忠，郭任全.變壓器負載率及經濟運行分析[J].內蒙古科技與經濟，2007（3）.