中小型電站電氣主接線可靠性分析

王雄偉

摘要：電氣主接線是電站的核心部分，在電站的運(yùn)行中扮演著重要的角色，是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。因此要做好中小型電站電氣主接線可靠性分析，保證整個(gè)工程的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電氣主接線；可靠性分析

中圖分類號：TM645 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0282-02

引言

電氣主接線與電站本身運(yùn)行的可靠性密切相關(guān)，能為科學(xué)決策提供依據(jù)。建議我國大量借鑒、引用以改進(jìn)發(fā)電站電機(jī)組的運(yùn)行操作條件。下面就圍繞著中小型電站電氣主接線可靠性展開討論。

1 對主接線的基本要求

對主接線的基本要求就是：安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便。

1.1 安全性

對電氣主接線的安全性，主要體現(xiàn)在：隔離開關(guān)的正確配置和隔離開關(guān)接線的正確繪制。隔離開關(guān)的主要用途是將檢修部分與電源隔離，以保證檢修人員的安全。在電氣主接線圖中，凡是應(yīng)該安裝隔離開關(guān)的地方都必須配置隔離開關(guān)，不能有遺漏之處，也不可以為樂節(jié)省投資而不裝。

在繪制隔離開關(guān)時(shí)，電源應(yīng)接在通過瓷瓶與隔離開關(guān)的刀片聯(lián)結(jié)，因?yàn)檫@樣安裝在打開和合上隔離開關(guān)時(shí)，刀片端的帶電時(shí)間較短，這樣可以保證操作人員的安全。

1.2 可靠性

電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣的形式在一些發(fā)電廠或變電所來說是可靠的，但對另一些發(fā)電廠或變電所則不一定能滿足可靠性要求。所以在分析主接線圖時(shí)，要考慮發(fā)電廠或變電所在整個(gè)系統(tǒng)中的地位和作用，也要考慮用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別。

在分析電氣主接線可靠性時(shí)，根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，可按以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）各斷路器檢修時(shí)，停電的范圍和時(shí)間；

（2）母線故障或檢修時(shí)，停電范圍和時(shí)間；

（3）有沒有使發(fā)電廠或變電所全部停電的可能。

電氣主接線可靠性的高低直接決定著經(jīng)濟(jì)損失的大小，可靠性越高停電時(shí)的經(jīng)濟(jì)損失越少，反之，則越多。

按重要性的不同，將負(fù)荷分為三類：

（1）Ⅰ類負(fù)荷——停電后將造成人員傷亡和重大設(shè)備損壞的最重要負(fù)荷。如機(jī)場和軍事設(shè)施等電力負(fù)荷，以及電弧煉鋼爐和大型鋁電解槽等短時(shí)間停電就要損壞重大設(shè)備的用電。對Ⅰ類負(fù)荷的供電要求是任何時(shí)間都不能停電。

（2）Ⅱ類負(fù)荷——停電后將造成減產(chǎn)，使用戶蒙受較大的經(jīng)濟(jì)損失。對Ⅱ類負(fù)荷的供電要求是必要時(shí)可以短時(shí)期停電，不允許長時(shí)間停電。

（3）Ⅲ類負(fù)荷——Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷以外的其他負(fù)荷，停電后不會(huì)造成太大的影響，屬非重要負(fù)荷。對Ⅲ類負(fù)荷的供電要求是必要時(shí)可以長期停電。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

電氣主接線的經(jīng)濟(jì)性是相對而論的，在資金充足時(shí)，對經(jīng)濟(jì)性的要求可以放低，如果兩種主接線的可靠性和方便性差不多，則選擇經(jīng)濟(jì)性較好的一種。

1.4 方便性

1.4.1 操作的方便性

電氣主接線的應(yīng)該接線簡單，操作方便盡可能的使操作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不至于在操作過程中出錯(cuò)。

1.4.2 調(diào)度的方便性

電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式。并在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快的切除故障。

1.4.3 擴(kuò)建的方便性

這不僅與資金、土地相關(guān)，還與電氣主接線的接線方式有關(guān)，但對于將來的發(fā)電廠和變電所，其主接線應(yīng)具有擴(kuò)建的方便性。

2 電氣主接線圖的基本形式

電氣主接線的基本形式：有母線接線和無母線接線。母線是匯流線，用以匯集電能和分配電能的，是發(fā)電廠和變電所的重要裝置。電氣主接線的類型如下：

2.1 不分段單母線接線

如圖1是不分段單母線接線圖，為了能在接通或斷開電源，并在故障情況下能自動(dòng)切斷故障電流，每一個(gè)電源回路和出線回路中都裝有斷路器OF。為了保證檢修人員的安全，斷路器側(cè)還裝有隔離開關(guān)QS，靠近母線側(cè)的是母線隔離開關(guān)，靠近出線回路側(cè)得是線路隔離開關(guān)。若果出線的另一端沒有接電源，也就沒有倒送電能的可能，那么線路隔離開關(guān)可以不裝。圖1中的OE是線路隔離開關(guān)的接地閘刀，可以在檢測時(shí)代替臨時(shí)接地線。

在接通電路時(shí)，應(yīng)先合斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合斷路器；切斷電路時(shí)，應(yīng)先斷開斷路器，在斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)。

2.2 不分段單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡單、操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好；并且，母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便

缺點(diǎn)是：可靠性差。出現(xiàn)回路的斷路器進(jìn)行檢修時(shí)，該回路要停電，直至斷路器修好，也可能是長期停電；母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也就是造成全廠或全所長期停電；調(diào)度不方便。電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行。并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的電流。

2.3 分段單母線接線的運(yùn)行方式

分段斷路器OFd在正常工作時(shí)可以投入使用，也可以斷開；如果正常運(yùn)行時(shí)，OFd是接通的，則當(dāng)任一端母線出現(xiàn)故障時(shí)，母線繼電器保護(hù)會(huì)斷開連在母線上的斷路器和分段斷路器OFd。這樣另一段母線仍能繼續(xù)工作。如果一條母線上的電源斷開了，那么該母線上的出線可以通過分段斷路器從另一條母線上得到供電。如果正常工作時(shí)分段斷路器OFd是斷開的，當(dāng)一段母線出現(xiàn)故障時(shí)，連在該母線上的出線會(huì)全部停電，非故障母線段仍能照常工作。

2.4 分段單母線的可靠性

（1）任一段母線或母線的隔離開關(guān)需要檢修或發(fā)生故障時(shí)，連接在該分段母線上的所有回路都要停止工作，但不會(huì)形成全部停電，而是部分長期停電。

（2）檢修任一段電源或出線的斷路器時(shí)，該回路必須長期停電。分段單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是：接線比較簡單，操作方便，可靠性有所提高；且調(diào)度方便，擴(kuò)建也較方便；還有，如果出線回路較多，增加的投資比例不高。這種接線方式一般在中、小型變電所中被廣泛采用。在重要負(fù)荷的出線回路較多、供電容量較大時(shí)，一般不采用。

為了在回路斷路器檢修時(shí)能使該回路繼續(xù)工作，可以設(shè)置旁路母線。分段單母線帶旁路母線的接線。WBp即是旁路母線，在各回路的出線線路隔離開關(guān)處都裝有旁路隔離開關(guān)QSp，旁路母線與各出線回路相連。OF1p和OF2p為旁路斷路器。正常工作時(shí)，旁路斷路器與兩側(cè)的隔離開關(guān)，以及旁路隔離開關(guān)都是斷開的。

若出線回路WL1的斷路器需要檢測時(shí)，首先合上旁路斷路器QF1p兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合上QF1p，這樣可以檢測旁路母線是否完好，若旁路母線是完好的，再合上旁路隔離開關(guān)QS1p，然后斷開出線回路WL1的斷路器OF1，在斷開斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)OS11和OS12。這樣就可以用旁路斷路器QF1p代替斷路器QF1工作，這樣既可以檢修QF1，也不會(huì)使出現(xiàn)WL1的供電中斷。

這樣的接線很大的提高了可靠性，但是接線復(fù)雜，增加了兩臺斷路器還有隔離開關(guān)，也大大的增加了投資成本。所以一般很少采用。

2.5 電氣主接線

圖2中避雷器主要接在兩處，母線上的避雷器主要是為了防止雷電侵入波，主變壓器中性點(diǎn)的避雷器是為防止內(nèi)部過電壓而傷及變壓器的絕緣；110kV是中心點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，其由變壓器套管引出的中心點(diǎn)引出至接地線之間，最好加裝一個(gè)隔離開關(guān)，以便根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度的意見，將此變壓器的中心點(diǎn)懸浮或者接地。在隔離開關(guān)兩個(gè)觸點(diǎn)之間應(yīng)當(dāng)裝設(shè)放電間隙，一旦隔離開關(guān)打開運(yùn)行時(shí)，能夠保證中心點(diǎn)的電壓不會(huì)升高至危險(xiǎn)的水平。在相關(guān)輸電線路上還裝了電流互感器、母線上裝了電壓互感器，這些二次設(shè)備是用來測量系統(tǒng)的電氣量送給繼保裝置作為是否開啟保護(hù)的判斷條件。

2.6 橋形接線的特點(diǎn)

中使用三臺斷路器，沒有母線，投資相對較省，但可靠性不高。適用于小容量發(fā)電廠或變電站，以及作為最終發(fā)展為單母線分段接線或雙母線界限的工程初期接線方式，也可用于大型發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、備用變壓器的高壓側(cè)接線方式。

2.7 角形接線的特點(diǎn)

使用四臺斷路器，投資比較高，但可靠性高，沒有母線。可能開環(huán)運(yùn)行加斷路器自動(dòng)跳開造成系統(tǒng)紊亂；運(yùn)行方式變化大，不易選擇電氣設(shè)備，且使繼電保護(hù)較復(fù)雜；同時(shí)也不便于擴(kuò)建。一般用于回路數(shù)較少的且己發(fā)展定型的110kV及以上配電裝置中。

只比較橋形接線方式和角形接線方式時(shí)，在經(jīng)濟(jì)計(jì)算上角形優(yōu)于橋形，且靈活可靠，唯一不足是不易擴(kuò)建。但是在此次設(shè)計(jì)中，兩者比較角形較優(yōu)。

3 結(jié)束語

電氣主接線是電站的核心部分，在電站的運(yùn)行中扮演著重要的角色，是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。因此要做好中小型電站電氣主接線可靠性分析，保證整個(gè)工程的正常運(yùn)行。電氣主接線與電站本身運(yùn)行的可靠性密切相關(guān)，能為科學(xué)決策提供依據(jù)。建議我國大量借鑒、引用以改進(jìn)發(fā)電站電機(jī)組的運(yùn)行操作條件。本文圍繞著中小型電站電氣主接線可靠性展開討論，希望本文的分析能夠給相關(guān)的工作人員以啟示和借鑒。

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