團(tuán)魚浪電站電氣主接線方案設(shè)計(jì)

王 敏,陳德潤

(黔南布依族苗族自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 都勻 558000)

團(tuán)魚浪電站電氣主接線方案設(shè)計(jì)

王 敏,陳德潤

(黔南布依族苗族自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 都勻 558000)

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水利科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對(duì)于水能資源開發(fā)利用的程度越來越高，調(diào)節(jié)水資源、利用水能、開發(fā)水利的要求越來越高。電氣主接線是小型水電站電氣部分的主體，它與電力系統(tǒng)、樞紐條件、電站動(dòng)能參數(shù)以及水電站運(yùn)行的可靠、經(jīng)濟(jì)性等密切的關(guān)系。小型水電站電氣主接線由發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、互感器以及連接導(dǎo)體所組成，，它反映小型水電站的電能從生產(chǎn)、輸送到分配的過程。小型水電站電氣主接線方案的選擇是小型水電站電氣設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)，必須緊密結(jié)合所在電力系統(tǒng)、用戶的要求和水電站的實(shí)際情況，在保證供電可靠、安全和電能質(zhì)量的前提下，全面地分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單、清晰，運(yùn)行靈活，操作維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)上合理，運(yùn)行費(fèi)用低。綜合評(píng)價(jià)各項(xiàng)技術(shù)，合理確定電氣主接線方案是十分重要的。

團(tuán)魚浪電站；接入系統(tǒng)；電氣主接線；廠用電

1 電站概況

團(tuán)魚浪電站位于貴州省都勻市壩固鎮(zhèn)境內(nèi)馬尾河上，清水江上游河段，是市級(jí)興建和管理的地方電站。電站最終裝機(jī)容量3×1000 kW，保證出力750 kW，多年平均發(fā)電量985.5萬 kW·h，年利用小時(shí)數(shù)3285 h；上游有桃花電站，具有月調(diào)節(jié)性能，2016年建已成發(fā)電。本電站是一座壩后式電站(大流量低水頭電站)，設(shè)計(jì)水頭7m ，最大水頭7.5 m，最小6.8 m，設(shè)計(jì)引用流量3×13.7m3/s,選用ZDK400—LJ—200型軸流定槳式水輪機(jī)，發(fā)電機(jī)型號(hào)SF1000-24/256。

2 電站接入系統(tǒng)

根據(jù)目前實(shí)際情況，團(tuán)魚浪電站周圍已在市電網(wǎng)的覆蓋下，因此電站不設(shè)置自供負(fù)荷區(qū)，僅考慮上網(wǎng)。電站距壩固鎮(zhèn)35kV變電站2.8km，送入系統(tǒng)最大容量為3000kW。根據(jù)規(guī)范要求，通過輸送電壓等級(jí)技術(shù)方案比較后確定電壓為10.5kV，考慮到線路要經(jīng)過鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊，為安全起見，導(dǎo)線選用截面為150mm2的架空絕緣線，采用JKLYJ—150架空絕緣線作10.5kV輸電線路導(dǎo)線，最大負(fù)荷時(shí)電壓損失小于5%。主變壓器采用無激磁調(diào)壓變壓器，變比為11±2×2.5%/6.3kV,即可滿足電力系統(tǒng)要求。發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)為0.8以滿足系統(tǒng)無功平衡。

3 電氣主接線

與電站電氣主接線設(shè)計(jì)相關(guān)的因素很多，根據(jù)電力系統(tǒng)、用戶的要求和該電站的實(shí)際情況，本電站主要考慮主變的配置、配電裝置選型、繼電保護(hù)和控制方式，在安全、可靠和保證電能質(zhì)量的前提下，要求接線簡(jiǎn)單、清晰、操作維護(hù)方便，接線具有一定的靈活性，滿足水電站初期發(fā)電及最終規(guī)模的運(yùn)行要求，保證技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理[1-2]。

表1 輸送電壓等級(jí)技術(shù)方案比較表

3.1 電氣主接線的基本要求與設(shè)計(jì)原則

水電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。水電站是大型水電站、中型水電站、小型水電站。本電站屬于小型水電站對(duì)系統(tǒng)的影響很小，可以忽略不計(jì)。因此對(duì)其電氣主接線在保證供電可靠和運(yùn)行安全的前提下，要求接線簡(jiǎn)單、清晰、操作維護(hù)方便，接線具有一定的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。團(tuán)魚浪電站電氣主接線見圖1。

圖1 團(tuán)魚浪電站電氣主按線

根據(jù)水能計(jì)算成果團(tuán)魚浪電站最大裝機(jī)為3000kW；考慮水輪發(fā)電機(jī)的效率、水輪發(fā)電機(jī)及其電機(jī)設(shè)備問題，建成后團(tuán)魚浪電站總裝機(jī)為3×1000kW,屬于小型水電站。

3.2 接線方案選擇

方案一：發(fā)電機(jī)為高壓機(jī)組，三臺(tái)發(fā)電機(jī)通過電力電纜進(jìn)入6.3kV出口開關(guān)柜，后進(jìn)入6.3kV母線，6.3kV母線共用一回，由6.3kV母線通過主變進(jìn)口開關(guān)柜和電力電纜進(jìn)入主變低壓側(cè)，通過變壓器升壓至10kV后，通過電力電纜一回引至10kV開關(guān)柜，再通過電力電纜引出進(jìn)入10kV線路。

方案二：發(fā)電機(jī)為高壓機(jī)組，二臺(tái)發(fā)電機(jī)通過電力電纜進(jìn)入6.3kV出口開關(guān)柜，后進(jìn)入6.3kVⅠ段母線，在由6.3kVⅠ段母線通過1#主變進(jìn)口開關(guān)柜和電力電纜進(jìn)入1#主變低壓側(cè)，通過1#主變升壓至10kV后，通過電力電纜和1#主變出口開關(guān)柜進(jìn)入10kV母線；另一臺(tái)發(fā)電機(jī)通過出口開關(guān)柜后直接接入另一臺(tái)主變低壓側(cè)，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)通過電力電纜進(jìn)入6.3kV出口開關(guān)柜，后進(jìn)入6.3kVⅡ段母線，在由6.3kVⅡ段母線通過2#主變進(jìn)口開關(guān)柜和電力電纜進(jìn)入2#主變低壓側(cè)，通過2#主變升壓至10kV后，通過電力電纜和2#主變出口開關(guān)柜進(jìn)入10kV母線；通過變壓器升壓后進(jìn)入10kV母線，二臺(tái)主變共用一回10KV母線，由10KV母線引一回出線經(jīng)開關(guān)柜引入系統(tǒng)[3-5]。

對(duì)兩種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，比較指標(biāo)見表2。

表2 主接線方案比較

由于本電站屬于小型水電站，在系統(tǒng)中的地位并不重要，影響很小，作用不大，可不考慮對(duì)系統(tǒng)的影響。只考慮電站本身，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后可見，兩方案均能滿足技術(shù)要求，方案一所用電氣設(shè)備比方案二少，接線簡(jiǎn)單，占用場(chǎng)地小，投資省，但方案一運(yùn)行靈活性不如方案二靈活。方案一靈活性差，主要表現(xiàn)為主變檢修時(shí)，三臺(tái)機(jī)組均不能發(fā)電上網(wǎng)，方案二靈活性較好，主要表現(xiàn)為當(dāng)一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)，仍然有一至二臺(tái)發(fā)電機(jī)能發(fā)電上網(wǎng)，不會(huì)影起全站停電，靈活性要好于方案一。經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，推薦方案二作本次團(tuán)魚浪水電站電氣主接線的設(shè)計(jì)方案。團(tuán)魚浪電站電氣主接線如附圖：

發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用兩段母線接線，10 kV側(cè)采用單母線接線，2臺(tái)廠用變壓器分別接入6.3 kV和10 kV母線上，這就是電站的電氣主接線。

發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用兩段母線接線形式，1、2號(hào)發(fā)電機(jī)接Ⅰ段母線，3號(hào)發(fā)電機(jī)接Ⅱ段母線，接線簡(jiǎn)單明了，運(yùn)行方便靈活。 10kV側(cè)采用單母線接線形式，斷路器數(shù)量少，全部電氣設(shè)備均采用戶內(nèi)式布置，開關(guān)站采用戶內(nèi)式布置，升壓站采用戶外式布置，布置簡(jiǎn)單，占地面積小，經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，10kV出線采用電力電纜出線，相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)地形的要求不高。發(fā)電機(jī)、變壓器和10kV出口出線操作均由斷路器來完成，不用隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作，相對(duì)提高供電的可靠性，減少了事故的發(fā)生率和運(yùn)行成本，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了電站運(yùn)行的靈活性，減小投資。

4 廠用電

根據(jù)規(guī)定中小型水電站必須有2 個(gè)獨(dú)立的廠用電源，為此，本電站是從6.3 kV母線和10 kV母線分別引接2 個(gè)廠用電源，接2 臺(tái)廠用變壓器，單臺(tái)廠用變?nèi)萘堪醋畲髲S用負(fù)荷的0.60倍同時(shí)率選擇，2 臺(tái)廠用變壓器互為備用。當(dāng)一臺(tái)廠用變故障或檢修時(shí)仍有一臺(tái)廠用變?cè)诠ぷ鳎瑥亩ＷC有一個(gè)廠用電源對(duì)全廠供電，提高了廠用電的可靠性。6.3 kV和10 kV廠用變壓器高壓側(cè)采用成套高壓開關(guān)柜進(jìn)行保護(hù)，相對(duì)提高廠用電的可靠性。

本電站的廠用負(fù)荷均為低壓負(fù)荷，采用380V/220V低壓電壓供電，裝有備用電源自動(dòng)投入裝置，廠用總盤及饋電盤采用GGD型低壓配電屏。全部采用單層式輻射供電。

5 結(jié) 語

為了實(shí)現(xiàn)小型水電站電氣主接線在保證供電安全、可靠和電能質(zhì)量的前提下，要求接線簡(jiǎn)單、清晰，操作維護(hù)方便、運(yùn)行靈活，占地面積小，經(jīng)濟(jì)合理，出線簡(jiǎn)單，出口和出線操作均由斷路器來完成，不用隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作，相對(duì)提高供電的可靠性，減小投資，降低電站運(yùn)行成本。選好小型水電站電站主接線，可很好地提高水能的開發(fā)效率和充分利用水能，提高電站發(fā)電保證率，實(shí)現(xiàn)電站現(xiàn)代化管理、保障電站持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

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[5]楊軍，羅海.積石峽水電站電氣主接線方案選擇[J].水力發(fā)電，2012(11)：59-60.

1007-7596(2017)10-0107-03

TM63

B

2017-09-25

王敏(1963-)，男，四川閬中人，工程師，從事水電站電氣及自動(dòng)化工作；陳德潤(1978-)，男，湖北黃梅人，工程師，從事水電站水力機(jī)械設(shè)計(jì)工作。