發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計優(yōu)化

王海山 賀娟

摘 要：作為電力系統(tǒng)的基本組成部分，主接線的設(shè)計質(zhì)量將直接關(guān)系著發(fā)電廠的整體安全性和效益。本文首先探討了發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計要求，然后具體闡述了電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；主接線；設(shè)計；優(yōu)化

在對發(fā)電廠主接線進行選擇時，因與電力系統(tǒng)總體設(shè)計相配合的要求較高，其設(shè)計呈現(xiàn)越來越復雜的趨勢。對電氣主接線進行合理優(yōu)化簡化，不僅可以提高工程經(jīng)濟性，更有利有系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此，加強有關(guān)發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計研究，對于改善電氣主接線設(shè)計水平具有重要的現(xiàn)實意義。

1 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計要求

在實際主接線設(shè)計中會首先考慮電廠規(guī)模、機組容量及電廠定位等因素，然后再依據(jù)運行的靈活性、供電安全性與可靠性、經(jīng)濟性、方便性等因素開展規(guī)劃。

1.1 運行方便性與靈活性

電氣主接線應(yīng)符合運行靈活性與方便性標準：在運行檢修過程中，應(yīng)能快速退出母線、斷路器、繼電保護設(shè)施等，且不會干擾電力系統(tǒng)的安全運行或中止對用戶的供電；能方便靈活切除或投入到關(guān)鍵變壓器、機組和線路，以實現(xiàn)電源與負荷的調(diào)配；可順利完成電力系統(tǒng)在檢修運行模式、事故運行模式及特殊運行模式的調(diào)度指標；能在短時間內(nèi)由初期接線過渡到最終接線，以實現(xiàn)線路擴展。

1.2 供電可靠性

電氣主接線在設(shè)計過程中應(yīng)綜合分析隔離開關(guān)、母線、互感器及斷路器等一次設(shè)備和繼電保護二次設(shè)備的故障狀況及其潛在安全隱患。基本要點包括：（1）應(yīng)盡最大程度降低變電所、發(fā)電廠全部停電的可能性；（2）在檢修母線或斷路器故障時，應(yīng)盡可能縮短停運事件及降低停運回路數(shù)，且應(yīng)確保對重要用戶的有效供電；[1]（3）每一個電氣設(shè)備都有一定的安全系數(shù)，如系統(tǒng)過于復雜，整體安全性反而欠佳，可通過優(yōu)化主接線配置、減少相關(guān)電氣設(shè)備的數(shù)量提高供電可靠性。

1.3 運行經(jīng)濟性

運行經(jīng)濟性是發(fā)電廠節(jié)能降耗的重要指標，電氣主接線設(shè)計應(yīng)在滿足電廠運行安全的前提下將電能消耗、占地面積及投資成本最優(yōu)化，以改善電廠經(jīng)濟性標準。由于主接線形式過于復雜，導致電流路徑過長，流經(jīng)的CB＼CT＼隔離開關(guān)等電能元件數(shù)量過多，會導致回路直阻增加，引起損耗增加，所以需要（1）合理控制二次回路和繼電保護的冗余，以控制電纜和二次設(shè)備使用量；（2）按照科學經(jīng)濟的原則選用變壓器容量、類型及數(shù)量；（3）在保證安全可靠的基礎(chǔ)上簡化設(shè)備使用；（4）合理布置配電裝置的安裝條件，盡可能減少占地面積和土建、鋼構(gòu)等成本。

2 發(fā)電廠電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計

2.1 1/2電氣主接線

1/2接線方式是指一類由傳統(tǒng)雙母線接線方式轉(zhuǎn)化而成的“單雙斷路器”接線方式，其中“1”代表使用1臺斷路器對發(fā)電機—變電器組進行控制，“2”代表使用2臺斷路器控制線路。該種主接線采用與傳統(tǒng)雙母線相同的接線方式、控制方式和保護方式，因未采用旁路和母聯(lián)，相比雙母線可靠性和靈活性更高。在機組規(guī)模較大的發(fā)電廠中，為保證斷路器可靠，選用1臺斷路器進行控制的經(jīng)濟性更高；而相對于高負載和超高壓線路，為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，1回線路選用2臺斷路器控制的可靠性更高。以大型發(fā)電廠為例，1/2電氣主接線方式示意圖見下圖。

2.2 1/2電氣主接線的設(shè)計特點

（1）在繼電保護中不會發(fā)生“和電流”故障，可確保繼電保護回路接線穩(wěn)定可靠；[2]

（2）1/2接線的主要優(yōu)勢在于發(fā)電機—變壓器組合線路在一次和二次保護、管理上徹底獨立，線路簡單，不會出現(xiàn)中間斷路器兩地控制和誤操作的故障問題；能實現(xiàn)計集控、網(wǎng)控控制，系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性更高，發(fā)電機組的開啟、停止工作不會對系統(tǒng)的運行狀況及接線方式造成影響；

（3）發(fā)電機—變壓器組高壓側(cè)斷路器可選用電氣聯(lián)動斷路器，可大幅度降低非全相運行故障；

（4）發(fā)電廠在主變高壓側(cè)上對上網(wǎng)電量的統(tǒng)計更加方便，可滿足廠網(wǎng)分離后競價上網(wǎng)的模式標準；

2.3 1/2電氣主接線的設(shè)計建議

（1）相對于1/2接線的母線差動保護，線路各段每一回路出現(xiàn)均包含2組電流互感器和2臺斷路器，因此母差保護應(yīng)選用固定接線方式的電流回路；而發(fā)電機—變壓器組各部分每一回路僅包含1組電流互感器與1臺斷路器，因此其電流回路應(yīng)按照傳統(tǒng)雙母線接線方式，在母線隔離開關(guān)位置完成同步切換，如微機型母線差動保護使用隔離開關(guān)實現(xiàn)切換，中阻抗母線差動保護使用雙位置繼電器實現(xiàn)切換等。[3]

（2）在水電站中，因壩頂出線平臺的全封閉組合電器與地下廠房組合電器距離較長，母差保護裝置多設(shè)置在集控繼電室或網(wǎng)控繼電器室，兩側(cè)電流回路線路距離過長，很容易產(chǎn)生不平衡電流，可能造成母線差動保護出現(xiàn)誤操作。實際設(shè)計中可選用母線光纖差動，以降低其故障率。

3 結(jié)束語

電氣主接線的設(shè)計質(zhì)量將直接關(guān)系著發(fā)電廠電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，通過上述分析，1/2接線方案可以實現(xiàn)簡化接線，提高經(jīng)濟性，同時又能兼顧供電安全性和可靠性，如需推廣應(yīng)用，需相關(guān)專家和機構(gòu)作進一步的研究和認證。

參考文獻：

[1]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，2012.

[2]戴蘇平.發(fā)電廠電氣主接線可靠性比較分析[J].電氣技術(shù)，2014（01）：76-77，103.

[3]詹桂來.常州大型火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2012（11）：39.

作者簡介：王海山（1983-），男，山東青島人，學士，研究方向：電力工程技術(shù)管理。