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，在電站的運行中扮演著重要的角色，是構成電力系統的重要環節。因此要做好中小型電站電氣主接線可靠性分析，保證整個工程的正常運行。

關鍵詞：電氣主接線；可靠性分析

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

引言

電氣主接線與電站本身運行的可靠性密切相關，能為科學決策提供依據。建議我國大量借鑒、引用以改進發電站電機組的運行操作條件。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、經濟、方便。

1.1 安全性

對電氣主接線的安全性，主要體現在：隔離開關的正確配置和隔離開關接線的正確繪制。隔離開關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，凡是應該安裝隔離開關的地方都必須配置隔離開關，不能有遺漏之處，也不可以為樂節省投資而不裝。

在繪制隔離開關時，電源應接在通過瓷瓶與隔離開關的刀片聯結，因為這樣安裝在打開和合上隔離開關時，刀片端的帶電時間較短，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電廠或變電所來說是可靠的，但對另一些發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，要考慮發電廠或變電所在整個系統中的地位和作用，也要考慮用戶的負荷性質和類別。

在分析電氣主接線可靠性時，根據負荷性質，可按以下幾個方面進行：

（1）各斷路器檢修時，停電的范圍和時間；

（2）母線故障或檢修時，停電范圍和時間；

（3）有沒有使發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濟損失的大小，可靠性越高停電時的經濟損失越少，反之，則越多。

按重要性的不同，將負荷分為三類：

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

（2）Ⅱ類負荷——停電后將造成減產，使用戶蒙受較大的經濟損失。對Ⅱ類負荷的供電要求是必要時可以短時期停電，不允許長時間停電。

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

1.3 經濟性

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

1.4 方便性

1.4.1 操作的方便性

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

1.4.2 調度的方便性

電氣主接線在正常運行時，要能根據調度要求，方便地改變運行方式。并在發生事故時，要能盡快的切除故障。

1.4.3 擴建的方便性

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

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切斷故障電流，每一個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，斷路器側還裝有隔離開關QS，靠近母線側的是母線隔離開關，靠近出線回路側得是線路隔離開關。若果出線的另一端沒有接電源，也就沒有倒送電能的可能，那么線路隔離開關可以不裝。圖1中的OE是線路隔離開關的接地閘刀，可以在檢測時代替臨時接地線。

在接通電路時，應先合斷路器兩側的隔離開關，再合斷路器；切斷電路時，應先斷開斷路器，在斷開兩側的隔離開關。

2.2 不分段單母線接線的優點是：接線簡單、操作方便、設備少、經濟性好；并且，母線便于向兩端延伸，擴建方便

缺點是：可靠性差。出現回路的斷路器進行檢修時，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檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就是造成全廠或全所長期停電；調度不方便。電源只能并列運行，不能分列運行。并且線路側發生短路時，有較大的電流。

2.3 分段單母線接線的運行方式

分段斷路器OFd在正常工作時可以投入使用，也可以斷開；如果正常運行時，OFd是接通的，則當任一端母線出現故障時，母線繼電器保護會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。如果正常工作時分段斷路器OFd是斷開的，當一段母線出現故障時，連在該母線上的出線會全部停電，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需要檢修或發生故障時，連接在該分段母線上的所有回路都要停止工作，但不會形成全部停電，而是部分長期停電。

（2）檢修任一段電源或出線的斷路器時，該回路必須長期停電。分段單母線接線的優點是：接線比較簡單，操作方便，可靠性有所提高；且調度方便，擴建也較方便；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。在重要負荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不采用。

為了在回路斷路器檢修時能使該回路繼續工作，可以設置旁路母線。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處都裝有旁路隔離開關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，旁路斷路器與兩側的隔離開關，以及旁路隔離開關都是斷開的。

若出線回路WL1的斷路器需要檢測時，首先合上旁路斷路器QF1p兩側的隔離開關，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QS1p，然后斷開出線回路WL1的斷路器OF1，在斷開斷路器兩側的隔離開關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，也不會使出現WL1的供電中斷。

這樣的接線很大的提高了可靠性，但是接線復雜，增加了兩臺斷路器還有隔離開關，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，主變壓器中性點的避雷器是為防止內部過電壓而傷及變壓器的絕緣；110kV是中心點直接接地系統，其由變壓器套管引出的中心點引出至接地線之間，最好加裝一個隔離開關，以便根據系統調度的意見，將此變壓器的中心點懸浮或者接地。在隔離開關兩個觸點之間應當裝設放電間隙，一旦隔離開關打開運行時，能夠保證中心點的電壓不會升高至危險的水平。在相關輸電線路上還裝了電流互感器、母線上裝了電壓互感器，這些二次設備是用來測量系統的電氣量送給繼保裝置作為是否開啟保護的判斷條件。

2.6 橋形接線的特點

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

2.7 角形接線的特點

使用四臺斷路器，投資比較高，但可靠性高，沒有母線。可能開環運行加斷路器自動跳開造成系統紊亂；運行方式變化大，不易選擇電氣設備，且使繼電保護較復雜；同時也不便于擴建。一般用于回路數較少的且己發展定型的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，在經濟計算上角形優于橋形，且靈活可靠，唯一不足是不易擴建。但是在此次設計中，兩者比較角形較優。

3 結束語

電氣主接線是電站的核心部分，在電站的運行中扮演著重要的角色，是構成電力系統的重要環節。因此要做好中小型電站電氣主接線可靠性分析，保證整個工程的正常運行。電氣主接線與電站本身運行的可靠性密切相關，能為科學決策提供依據。建議我國大量借鑒、引用以改進發電站電機組的運行操作條件。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的工作人員以啟示和借鑒。

參考文獻

[1]桂國亮，鄭國強，戴申華，宋卓，600MW火電機組電力系統穩定器（PSS）試驗及參數整定[J]，安徽電力，2008（01）

[2]張小輝，何杰，孫婧，張娣，基于蒙特卡洛改進算法的地鐵電力系統可靠性評估[J]，成都大學學報（自然科學版），2009（03）

[3]蘆興，焦邵華，牛利濤，汪成根，配電網中性點運行方式分析研究[A]，第十一屆全國電工數學學術年會論文集[C]，2007