发电厂电气主接线的设计优化

王海山 贺娟

摘 要：作为电力系统的基本组成部分，主接线的设计质量将直接关系着发电厂的整体安全性和效益。本文首先探讨了发电厂电气主接线的设计要求，然后具体阐述了电气主接线的优化设计，以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：发电厂；主接线；设计；优化

在对发电厂主接线进行选择时，因与电力系统总体设计相配合的要求较高，其设计呈现越来越复杂的趋势。对电气主接线进行合理优化简化，不仅可以提高工程经济性，更有利有系统的安全性和可靠性。因此，加强有关发电厂电气主接线的设计研究，对于改善电气主接线设计水平具有重要的现实意义。

1 发电厂电气主接线的设计要求

在实际主接线设计中会首先考虑电厂规模、机组容量及电厂定位等因素，然后再依据运行的灵活性、供电安全性与可靠性、经济性、方便性等因素开展规划。

1.1 运行方便性与灵活性

电气主接线应符合运行灵活性与方便性标准：在运行检修过程中，应能快速退出母线、断路器、继电保护设施等，且不会干扰电力系统的安全运行或中止对用户的供电；能方便灵活切除或投入到关键变压器、机组和线路，以实现电源与负荷的调配；可顺利完成电力系统在检修运行模式、事故运行模式及特殊运行模式的调度指标；能在短时间内由初期接线过渡到最终接线，以实现线路扩展。

1.2 供电可靠性

电气主接线在设计过程中应综合分析隔离开关、母线、互感器及断路器等一次设备和继电保护二次设备的故障状况及其潜在安全隐患。基本要点包括：（1）应尽最大程度降低变电所、发电厂全部停电的可能性；（2）在检修母线或断路器故障时，应尽可能缩短停运事件及降低停运回路数，且应确保对重要用户的有效供电；[1]（3）每一个电气设备都有一定的安全系数，如系统过于复杂，整体安全性反而欠佳，可通过优化主接线配置、减少相关电气设备的数量提高供电可靠性。

1.3 运行经济性

运行经济性是发电厂节能降耗的重要指标，电气主接线设计应在满足电厂运行安全的前提下将电能消耗、占地面积及投资成本最优化，以改善电厂经济性标准。由于主接线形式过于复杂，导致电流路径过长，流经的CB＼CT＼隔离开关等电能元件数量过多，会导致回路直阻增加，引起损耗增加，所以需要（1）合理控制二次回路和继电保护的冗余，以控制电缆和二次设备使用量；（2）按照科学经济的原则选用变压器容量、类型及数量；（3）在保证安全可靠的基础上简化设备使用；（4）合理布置配电装置的安装条件，尽可能减少占地面积和土建、钢构等成本。

2 发电厂电气主接线的优化设计

2.1 1/2电气主接线

1/2接线方式是指一类由传统双母线接线方式转化而成的“单双断路器”接线方式，其中“1”代表使用1台断路器对发电机—变电器组进行控制，“2”代表使用2台断路器控制线路。该种主接线采用与传统双母线相同的接线方式、控制方式和保护方式，因未采用旁路和母联，相比双母线可靠性和灵活性更高。在机组规模较大的发电厂中，为保证断路器可靠，选用1台断路器进行控制的经济性更高；而相对于高负载和超高压线路，为确保系统的稳定性和安全性，1回线路选用2台断路器控制的可靠性更高。以大型发电厂为例，1/2电气主接线方式示意图见下图。

2.2 1/2电气主接线的设计特点

（1）在继电保护中不会发生“和电流”故障，可确保继电保护回路接线稳定可靠；[2]

（2）1/2接线的主要优势在于发电机—变压器组合线路在一次和二次保护、管理上彻底独立，线路简单，不会出现中间断路器两地控制和误操作的故障问题；能实现计集控、网控控制，系统稳定性与安全性更高，发电机组的开启、停止工作不会对系统的运行状况及接线方式造成影响；

（3）发电机—变压器组高压侧断路器可选用电气联动断路器，可大幅度降低非全相运行故障；

（4）发电厂在主变高压侧上对上网电量的统计更加方便，可满足厂网分离后竞价上网的模式标准；

2.3 1/2电气主接线的设计建议

（1）相对于1/2接线的母线差动保护，线路各段每一回路出现均包含2组电流互感器和2台断路器，因此母差保护应选用固定接线方式的电流回路；而发电机—变压器组各部分每一回路仅包含1组电流互感器与1台断路器，因此其电流回路应按照传统双母线接线方式，在母线隔离开关位置完成同步切换，如微机型母线差动保护使用隔离开关实现切换，中阻抗母线差动保护使用双位置继电器实现切换等。[3]

（2）在水电站中，因坝顶出线平台的全封闭组合电器与地下厂房组合电器距离较长，母差保护装置多设置在集控继电室或网控继电器室，两侧电流回路线路距离过长，很容易产生不平衡电流，可能造成母线差动保护出现误操作。实际设计中可选用母线光纤差动，以降低其故障率。

3 结束语

电气主接线的设计质量将直接关系着发电厂电力系统运行的安全性和稳定性，通过上述分析，1/2接线方案可以实现简化接线，提高经济性，同时又能兼顾供电安全性和可靠性，如需推广应用，需相关专家和机构作进一步的研究和认证。

参考文献：

[1]刘慧琳.大型灯泡贯流式机组水力发电厂接入系统与电气主接线的选择研究[D].广西大学，2012.

[2]戴苏平.发电厂电气主接线可靠性比较分析[J].电气技术，2014（01）：76-77，103.

[3]詹桂来.常州大型火力发电厂电气主接线的设计[J].黑龙江科技信息，2012（11）：39.

作者简介：王海山（1983-），男，山东青岛人，学士，研究方向：电力工程技术管理。