發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)要求，然后具體闡述了電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jì)；優(yōu)化

在對(duì)發(fā)電廠主接線進(jìn)行選擇時(shí)，因與電力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)相配合的要求較高，其設(shè)計(jì)呈現(xiàn)越來(lái)越復(fù)雜的趨勢(shì)。對(duì)電氣主接線進(jìn)行合理優(yōu)化簡(jiǎn)化，不僅可以提高工程經(jīng)濟(jì)性，更有利有系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此，加強(qiáng)有關(guān)發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)研究，對(duì)于改善電氣主接線設(shè)計(jì)水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)要求

在實(shí)際主接線設(shè)計(jì)中會(huì)首先考慮電廠規(guī)模、機(jī)組容量及電廠定位等因素，然后再依據(jù)運(yùn)行的靈活性、供電安全性與可靠性、經(jīng)濟(jì)性、方便性等因素開(kāi)展規(guī)劃。

1.1 運(yùn)行方便性與靈活性

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

1.2 供電可靠性

電氣主接線在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)綜合分析隔離開(kāi)關(guān)、母線、互感器及斷路器等一次設(shè)備和繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障狀況及其潛在安全隱患?；疽c(diǎn)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(shí)，應(yīng)盡可能縮短停運(yùn)事件及降低停運(yùn)回路數(shù)，且應(yīng)確保對(duì)重要用戶的有效供電；[1]（3）每一個(gè)電氣設(shè)備都有一定的安全系數(shù)，如系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，整體安全性反而欠佳，可通過(guò)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)性

運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是發(fā)電廠節(jié)能降耗的重要指標(biāo)，電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足電廠運(yùn)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(jì)性標(biāo)準(zhǔn)。由于主接線形式過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致電流路徑過(guò)長(zhǎng)，流經(jīng)的CB＼CT＼隔離開(kāi)關(guān)等電能元件數(shù)量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)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(hù)的冗余，以控制電纜和二次設(shè)備使用量；（2）按照科學(xué)經(jīng)濟(jì)的原則選用變壓器容量、類(lèi)型及數(shù)量；（3）在保證安全可靠的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)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(jì)

2.1 1/2電氣主接線

1/2接線方式是指一類(lèi)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(tái)斷路器對(duì)發(fā)電機(jī)—變電器組進(jìn)行控制，“2”代表使用2臺(tái)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(hù)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(jī)組規(guī)模較大的發(fā)電廠中，為保證斷路器可靠，選用1臺(tái)斷路器進(jìn)行控制的經(jīng)濟(jì)性更高；而相對(duì)于高負(fù)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(tái)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(jiàn)下圖。

2.2 1/2電氣主接線的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

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

（2）1/2接線的主要優(yōu)勢(shì)在于發(fā)電機(jī)—變壓器組合線路在一次和二次保護(hù)、管理上徹底獨(dú)立，線路簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)中間斷路器兩地控制和誤操作的故障問(wèn)題；能實(shí)現(xiàn)計(jì)集控、網(wǎng)控控制，系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性更高，發(fā)電機(jī)組的開(kāi)啟、停止工作不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及接線方式造成影響；

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

（4）發(fā)電廠在主變高壓側(cè)上對(duì)上網(wǎng)電量的統(tǒng)計(jì)更加方便，可滿足廠網(wǎng)分離后競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的模式標(biāo)準(zhǔn)；

2.3 1/2電氣主接線的設(shè)計(jì)建議

（1）相對(duì)于1/2接線的母線差動(dòng)保護(hù)，線路各段每一回路出現(xiàn)均包含2組電流互感器和2臺(tái)斷路器，因此母差保護(hù)應(yīng)選用固定接線方式的電流回路；而發(fā)電機(jī)—變壓器組各部分每一回路僅包含1組電流互感器與1臺(tái)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(kāi)關(guān)位置完成同步切換，如微機(jī)型母線差動(dòng)保護(hù)使用隔離開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)切換，中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)使用雙位置繼電器實(shí)現(xiàn)切換等。[3]

（2）在水電站中，因壩頂出線平臺(tái)的全封閉組合電器與地下廠房組合電器距離較長(zhǎng)，母差保護(hù)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(guò)長(zhǎng)，很容易產(chǎn)生不平衡電流，可能造成母線差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤操作。實(shí)際設(shè)計(jì)中可選用母線光纖差動(dòng)，以降低其故障率。

3 結(jié)束語(yǔ)

電氣主接線的設(shè)計(jì)質(zhì)量將直接關(guān)系著發(fā)電廠電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，通過(guò)上述分析，1/2接線方案可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化接線，提高經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)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(jī)構(gòu)作進(jìn)一步的研究和認(rèn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉慧琳.大型燈泡貫流式機(jī)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(xué)，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(lái).常州大型火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2012（11）：39.

作者簡(jiǎn)介：王海山（1983-），男，山東青島人，學(xué)士，研究方向：電力工程技術(shù)管理。