大型發電廠電氣主接線優化方案的探討

王彥龍

摘 要：電氣主接線是大型發電廠中的核心電氣網絡，其直接影響到大型發電廠配電水平，進而影響到國民經濟的發展。因此，該文主要分析了電氣主接線的設計要求和基本原則，并通過分析某大型發電廠的電氣主接線設計方案，總結了存在于電氣主接線設計中的普遍問題。最后，進一步探討了大型發電廠電氣主接線設計方案的優化。

關鍵詞：大型發電廠 電氣主接線 優化方案 分析

中圖分類號：TM645 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0061-02

在大型電廠中，將各種電氣設備，如變壓器、發電機、斷路器、隔離開關、互感器、母線、電纜以及相關線路等按照一定的要求和順序連接在一起形成的最終網絡為電氣主接線。其作用主要是為了完成電能的輸送和分配，將強電流和高電壓按照一定的順序傳輸到特定的設備中。因此，對于大型發電廠而言，電氣主接線對發電廠的穩定安全運營具有不可替代的價值與作用，是發電廠的電氣主系統網絡。鑒于此，該文對大型發電廠電氣主接線優化方案的探討具有重要的實際價值。

1 電氣主接線設計的基本要求

1.1 保證必要的供電可靠性

作為電力系統發電的起始點，發電廠電氣主接線設計的可靠性直接影響到電力系統發電后續環節的穩定運行，因此為了保證電氣主接線設計的供電可靠性，要加強對相關元件的質量和運行狀態檢測。在判斷電氣主接線設計可靠性的過程中可以通過以下檢測方式衡量：（1）在不中斷供電的基礎上完成對斷路器故障的檢修；（2）在保證對重要用戶供電的基礎上，在有限的停運時間里是否可以完成對線路故障或母線故障等問題的及時檢修；（3）分析變電站和發電廠全部停運的可能性；（4）按照標準的電氣主接線可靠性設計準則檢測大機組超高壓主接線的可靠性[1]。

1.2 具有運行、維護的靈活性和便捷性

為了適應發電廠復雜的內部環境和多樣化的設備結構，在設計電氣主接線的過程中要保證一定的靈活性，從而提高對突發故障的應對和處理能力，即在設計過程中要注意線路連接方式轉換的靈活性和便捷性設計，當某一元件或多個元件出現故障問題需要檢修時，可以通過對相關線路的調度，在不中斷供電的基礎上快速簡潔的完成故障元件的檢修。因此，綜上所述，電氣主接線靈活性設計就是指接線方案要滿足各種運行方式和檢修維護等方面的要求，并能夠靈活地進行運行方式的轉換，而便捷性設計則是指操作時簡單，安全，不易發生失誤操作等現象[2]。

1.3 經濟性

電氣主接線經濟性設計主要是指在滿足需求的基礎上，降低安裝費、設備費和土建費等多個方面的費用投入。其次，在保證低投資的基礎上，有效控制設備折舊費、電能損耗費和檢修維護費等運行費用。

2 某大型發電廠電氣主接線設計方案分析

2.1 電氣主接線設計方案內容

一個占地面積為4 8 000 m2的大型發電廠，采用了以3 2接線方式為主的電氣主接線設計方案，其中3 2接線方式是指3臺串聯的斷路器在2組母線間完成跨接，形成的兩個回路均與中間斷路器的雙母線相連接。電網與發電機組的連接主要是通過22 kV線路和550 kV線路，即當主變升壓以后，發電機可以直接進入到500 kV的線路環境當中，具體的接線方式如圖1所示[3]。

2.2 電氣主接線設計方案的優勢和不足

以3 2接線方式為主的電氣主接線設計具備較好的靈活性和可靠性，即串聯的3臺斷路器在運行過程中不會影響彼此的工作狀態，當某一臺斷路器發生故障以后，可以在不影響其它回路的基礎上完成對故障設備的檢修。其次，隔離開關僅僅與設備檢修相關，不以操作電器的形式存在與線路結構當中，從而降低了誤操作發生的概率。在進線功率和出線功率十分接近的情況下，即使兩組母線同時發生故障，仍可以保證功率的持續輸送。由此可見，這種設計方案的靈活性和可靠性較高。然而，這種電氣主接線設計方案也存在一系列問題，具體內容如下：

首先，雙母線連接方式與單母線連接方式相比結構較為復雜，在加設保護措施的過程中會形成一些死區和重疊區，從而降低了線路保護的有效性。其次，當一臺斷路器出現故障停運以后，其它兩臺斷路器很容易出現拒動的誤操作行為，從而使斷路器故障進一步加劇，致使發電廠不得不處于大面積停電狀態，這對于電網系統運行的破壞力是無法估量的。此外，3 2接線設計方案中需要使用較多的設備，繼電保護裝置十分復雜，因此經濟性較差[4]。

3 某大型發電廠電氣主接線設計方案的優化

3.1 優化后的電氣主接線設計方案

考慮到上述設計方案中存在的不足，該文提出了新的設計思路，即以1 2連接方式為主的電氣主接線設計方案。其優化目標主要是提高電氣主接線設計的便捷性、經濟性和可靠性。1 2接線方式是以雙母線雙斷路器結構為原型，在其基礎上實施的優化和改造，1 2 接線方式仍是以3臺斷路器為主要線路控制設備，按照控制對象的不同將斷路器分為控制發變機組的1臺斷路器和控制系統線路的2臺斷路器，其方式中不存在旁路和母線連接等結構，從而提高了線路設計的便捷性和可靠性[5]。

3.2 電氣主接線設計方案的優勢

首先，采用1 2接線方式可以提高電氣主系統設計的經濟性和便捷性，有效預防發電機組可能產生的非全相運行故障問題。在保護線路結構的過程中只需要通過簡單的繼電保護回路，便可以提高保護動過的有效性和可靠性，避免出現“和電流”等現象。其次，1 2 接線方式中不存在中間斷路器結構，從而簡化了各種回路的接線方式和操作程序，避免出現誤操作等故障問題。此外，配電裝置的簡化克服了3 2接線方式存在的弊端，降低了二次回路發生故障的可能性，進一步增強了電氣主接線設計方案的靈活性和可靠性[6]。

3.3 電氣主接線設計方案的進步空間

1 2接線方式以雙母線接線方式為基礎，因此仍然存留了雙母線接線方式中存在的問題，例如線路結構中一段母線出現故障以后，會使母線作用的回路中斷供電，進而影響到機組的穩定運行和電力系統的輸配電效率。

4 結論

綜上所述，作為電網系統中的重要組成部分，電氣主接線設計要遵循可靠性，靈活性和經濟性等基本要求，同時還要考慮到線路連接的便捷性和可擴展性等。通過優化某大型發電廠電氣主接線設計方案，進一步強調了電氣主接線設計的基本原則，即在滿足應用需求的同時，適當調整線路連接方式，簡化配電裝置。

參考文獻

[1] 陳尚發.大型發電廠電氣主接線優化方案的研究[J]. 電力建設，2006（8）：23-26，36.

[2] 王火灶.基于大型發電廠電氣主接線優化方案的可行性探究[J].中國電業：技術版，2013（3）：66-69.

[3] 邵左平，余世敏.大型發電廠電氣主接線設計方案探討[J].吉林電力，2008（3）：37-39.

[4] 文亮.試論大型發電廠電氣主接線優化方案[J].電子世界，2014（12）：264.

[5] 劉慧琳.大型燈泡貫流式機組水力發電廠接入系統與電氣主接線的選擇研究[D].廣西大學，2012.

[6] 丁建華.公共建筑綠色改造方案設計評價研究[D].哈爾濱工業大學，2013.