竹山電站電氣主接線方案設計

柯賢安

（安康市水利水電土木建筑勘測設計院 陜西 安康 725000）

電氣主接線主要是指在發電廠、變電所、電力系統中，為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路，其連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經濟合理性等起著決定性作用。

1 電氣主接線要求

對一個電廠而言，電氣主接線在電廠設計時就根據機組容量、電廠規模及電廠在電力系統中的地位等，從供電的可靠性、運行的靈活性和方便性、經濟性、發展和擴建的可能性等方面，經綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。

電氣主接線方案一般需要滿足以下幾點要求：

(1)可靠性：主接線系統應保證對用戶供電的可靠性，特別是保證對重要負荷的供電。

(2)靈活性：主接線系統應能靈活地適應各種工作情況，特別是當一部分設備檢修或工作情況發生變化時，能夠方便地停運斷路器，母線及繼電保護設備，進行安全檢修，做到調度靈活，不中斷向用戶的供電。在擴建時應能很方便地從初期建設到最終接線，盡量使一次和二次設備裝置所需的改造最小。

(3)經濟性：主接線系統還應保證運行操作的方便以及在保證滿足技術條件的要求下，做到經濟合理，盡量減少占地面積，簡化控制和保護輔助設施，節省投資。

2 工程概況

竹山電站廠區位于寧陜縣江口回族鎮境內，廠房距下游金川鎮約4km，是旬河寧陜段水能梯級電站規劃的第3級電站。電站裝機三臺，總容量（2×2000+800）kW，多年平均發電量1466萬kW·h。沙坪街～金川鎮縣級公路自電站附近通過，經沙坪街與210國道相接，本站廠房距地方電網沙坪35kV變電站約5.5km，電站交通、上網條件優越，建成后將并網運行。由于電網10kV網線已覆蓋金川鎮及所轄鄉、村，電站近區也無大的工業負荷。因此，電站不考慮近區供電，僅設一回35KV出線與系統聯網。

經與業主協商，初步擬定本站接入系統方式為：竹山電站35kV出線，電站架設5.5kM并網專線，將電能輸送到沙坪35kV變電站，由變電站35kV母線并入系統。

3 主接線方案選擇

竹山電站屬小型水電站，其系統接線較為簡單，回路數較少且負荷較小，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，接線簡單，事故影響范圍小，運行可靠靈活，繼電保護較簡單且造價低。

竹山電站初擬電氣主接線方式為：發電機出口電壓6.3kV，升壓至35kV，以一回出線與系統并網。考慮到主變壓器投入的臺數區別，設計時考慮以下三種方案進行比選。

方案一：僅安裝單臺變壓器。具體接線采用單母線、單臺變壓器接線；35kV側采用變壓器～線路組結線。該接線方式簡單、經濟、便于布置，但主變空載損耗大（枯水期、小容量時），并且沒有備用，安全系數不高。

方案二：安裝兩臺等容量變壓器。具體接線方式為6kV側采用單母線接線，后經兩臺等容量變壓器升壓至35kV，接入系統。該接線運行靈活、可靠，但設備投資明顯增大，變電站面積較大，不太經濟。

方案三：考慮了電站兩大一小的裝機組合，為了便于枯水期發電，小機組采用發～變組接線，兩臺大機組采用單母線接線，共設兩臺變壓器，升壓至35kV，接入系統。該方案運行靈活、可靠，簡化了二次保護，便于運行，但設備投資較大。

表1 三種方案經濟技術參數比選

根據電站裝機規模和兩大一小的裝機方案，結合電站運行方式及電站場址處地形、地勢情況，本階段設計主接線推薦采用方案三。詳細設計為：兩臺2000kW機組發電機出口采用單母線接線，經一臺5000kVA主變壓器升壓至35kV。800kW機組與一臺1000kVA變壓器組成發～變組單元，升壓至35kV，35kV升高電壓側為單母線接線，全站電能經一回出線并入系統。

4 電氣設備的布置

對于小型電站，一般機組控制保護屏、勵磁屏、主變控制保護屏、低壓屏等均采用機旁先帝布置，以充分利用空間，節約廠房土建面積。竹山電站主廠房安裝三臺臥式水輪發電機組，每臺機組上游側布置三面機旁屏。副廠房布置在主廠房上游側，寬度5.5m，長度與主廠房相同。副廠房分高壓開關室、控制室、油處理室等。高壓開關室安裝高壓開關柜及勵磁設備，中控室安裝微機監控設備、保護測控屏柜、直流及廠用屏柜等。

本站35kV升壓站布置在電站副廠房后，因現場地勢原因，為減少投資，升壓站架構呈“L”型布置，高程673.3m。變電站設備采用戶外中型布置，站內安裝兩臺主變壓器、兩臺廠變及35kV配電設備，站內設5個配電間隔，間隔架構由φ300等徑混凝土桿和鋼梁配成，以一回35kV出線送入電網。

廠用電取自大機組發電機匯流母線，在6.3kV母線上設置160kVA廠變一臺，在35kV母線上設一臺等容量備用廠變，兩電源自動切換，以保證廠用電源的可靠性。因壩區離廠區較遠，而且用電負荷較小，壩區用電按就近接入考慮。

5 結語

在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統負荷增長情況，并根據電力系統5年～10年發展規劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統的穩定性。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絡經濟運行的保證。文中從主變壓器的臺數選定角度對竹山電站的主接線方式進行了方案比選，兼顧水電站在枯水、小容量季節的電損耗，選定“一大一小”兩臺變壓器的方案，單母線接線，一回出線并入系統，在考慮降低投資的同時兼顧了電力系統運行的可靠性，靈活性，保障了正常的生產、生活。陜西水利