水電廠發變用電系統電氣接線的優化

摘 要：優秀水電廠發電、變電和用電系統的電氣接線可以將水電廠發電的生產安全大大提高，同時也可以將水電廠的經濟效益提高，在對電氣設備進行接線的時候要盡量做到經濟靈活、安全可靠。文章以某水電廠為例，對該水電廠發電、變電和用電系統電氣接線優化前后方案進行描述、分析和對比，表明電氣接線好壞對整個水電廠的經濟和安全可靠運行有非常大的影響。該優化方案對于其他類似的水電廠發電、變電和用電系統的電氣接線優化和設計，在一定程度上有借鑒價值。

關鍵詞：發變用電系統；電氣接線；優化設計

隨著我們國家的經濟快速發展，相關的工業建設也在不斷迅速發展，同時對于變電站的容量、供電的可靠性、電能的質量以及技術的經濟性提出了非常高的要求。所以現在變電站電氣的接線方式非常靈活和復雜，運行的方式也是不斷變化。水電廠的發電、變電和用電系統的電氣接線是整個水電廠的發電和變電以及水電廠廠用電的系統連接形式，是整個水電廠的電氣設備運行、投資和維護非常重要的部分。電氣接線系統的優化與整個水電廠的經濟效益以及綜合運行的狀態有很大的關系。本篇文章主要根據某一個水電廠發電、變電以及用電系統的電氣接線，將其優化之前和優化之后的狀態進行分析和對比。

1 電氣接線的方式設計要求

電氣接線方式是整個電力系統主要的一次設備，比如高壓母線、電力變壓器、隔離開關、斷路器以及供電線路等高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。電氣設備在連接的時候要滿足下面幾點最基本的要求：經濟、靈活、可靠、安全。

1.1 經濟性

電氣的接線要在滿足所有技術要求前提下，保證接線的運行和投資費用非常經濟。

1.2 靈活性

電氣接線要能夠適應各種各樣運行方式要求，將滿足所有質量要求電能給用戶，同時要方便擴建。

1.3 可靠性

電氣接線要能夠按照電力的系統以及用電的用戶需求，確保供電的系統電能質量安全、可靠，要分別按照各種類別的負荷重要性的程度，再將相應的接線方式安排好。

1.4 安全性

電氣接線一定要能夠保證運行人員以及相關設備安全，同時要確保與之相關的檢修和維護工作能夠安全進行下去。

2 水電廠電氣的接線優化之后的設計

水電廠電氣的接線優化之后的設計（如圖1所示），通常情況下，裝機超過四臺的發電廠，適合用兩臺的主變壓器。所以將原先發變組的單元接線的形式，設計優化為現在將單元的接線方式擴大。主要優化如下：將1號和4號發電機出口再接一段10kV母線（10kVⅠM），該10kV母線經過1B升壓之后連接至110kVⅠM；將2號和3號發電機出口再接上一段10kV母線（10kVⅡM），經過2B的升壓之后連接至110kVⅡM。將兩段110kV母線和兩段10kV母線之間分別設置110和607聯絡斷路器。設計時要盡量避免主變壓器在運行的過程中負載率比20%低比80%高，與該水電廠的日常發電工作相結合，所以1B和2B的主變容量都是按照2臺的發電機總功率1.5倍進行設計。該水電廠廠用電由發電機和電網混合起來進行供電，其中400V的Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段廠用電母線分別由高壓側接至10kVⅠM上的44B和41B，以及高壓側接至10kVⅡM上的43B經過降壓之后供電，400VⅠ段與400VⅡ段和Ⅲ段之間分別設置有兩個聯絡斷路器，因此三段母線之間可以進行分段的處理，也可以聯絡起來運行。與此同時，10kVⅠM和10kVⅡM母線分別通過608斷路器和609斷路器給發電廠大壩內設備進行供電。因為到水庫大壩的兩回10kV線路專門供應大壩內生產設備器件用電，其經過的區域都是屬于少雷區域，故障和自然災害也比較少，所以就暫時沒有考慮要在該地方設置電抗器或者是隔離變壓器。

3 優化前后的分析比較

將水電廠發電、變電和用電系統的電氣接線現在的方案和之前的方案進行對比，能夠發現優化之后的方案具有較強的優勢。

3.1 優化之后的方案更加簡潔，相關的電氣設備減少

通過對優化之后的方案進行分析發現，優化之后的方案相比較于之前的方案變得更加簡潔，主要是廠用電變壓器、主變壓器、發電機房至變壓器的10kV母線、電流的互感器以及二次保護、400V斷路器、110kV斷路器、10kV開關柜以及一些其他的塔架、電纜等電氣設備減少。優化之后相關的電氣設備大大減少，整個電氣接線系統簡潔方便，相關操作人員操作的時候更加方便、易學，在運行的過程中出現故障的情況會大大降低，并且一旦出現狀況之后，檢修和維護的措施也是非常簡單方便。

3.2 優化之后的方案運行起來更加靈活方便

方案優化之前，無論什么發變組的單元回路上面任何一個電氣設備在進行故障維護或者檢修的時候，整個發變組單元都會停止運作或者是退出。所以優化方案里面的1B和2B的回路相互為備用的設備，只要其中有一個變壓器的回路各個電氣設備出現故障或者是進行檢修的時候，都可以用兩段10kV和兩段110kV的母線進行聯絡運行，保證4臺發電機最大程度向電網輸送穩定的電能，保證其發電的可靠性和連續性。

3.3 優化之后的方案更加具有經濟性

優化之后的方案相比較于之前的方案，相關的電氣設備明顯減少，降低了電氣設備運輸、購置和安裝的費用，同時將變壓器的總耗損功率減少，使得設備的利用率大大提高。并且節約了相關設備在后期運行檢修以及維護方面的費用，所以優化之后的方案相比較于之前的方案具有更高的經濟性。

3.4 優化之后的方案更加安全可靠

無論什么設備都具有使用壽命以及一定的故障發生率，優化之后的方案相比較原先的方案減少了電氣設備，同時也將系統故障點相應的減少。除此以外，優化方案中10kV、110kV母線以及主變壓器都具有冗余的配置，給相關的電氣設備維護試驗和維修保養提供了很大的方便，將水電廠的一次主回路簡化，可大大提高水電廠的運行安全性。

4 結束語

文章通過對一個水電廠電氣接線系統優化前后的情況進行對比。結果發現水電廠沒有經過優化之前的電氣接線系統雖然能夠保證正常的工作運行，但是沒有很高的經濟效益，并且其安全和可靠性不是很強。經過優化之后，該電廠的運行安全、經濟、靈活且可靠，整個水電廠的經濟效益之所以會大大升高，是因為設備的減少使得成本減低，并且運行速度變快使得生產的效益提高，最終使得整個水電廠的經濟效益大大提升。因此水電廠電氣接線系統的優化方案，有很好的借鑒作用和推廣的價值。

參考文獻

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[2]呂梁.電力系統電氣接線方式分析[J].科技視界，2013，22：131-134.

作者簡介：朱海（1985，5-），男，漢族，重慶合川人，本科學歷，工程師，長江電力向家壩電廠，研究方向：水電廠廠用電系統維護與檢修。