石桥水电站电气主接线方案设计与选择

2018-12-20吴海东

小水电 2018年6期

吴海东

(辽宁省农村水电及电气化发展中心，辽宁沈阳110003)

1 概述

水电站主接线是反映水电站发电主设备即发电机出口的接线形式，决定着运行方式和电站的供电安全可靠性，也能反映出电气一次主设备的型号、容量、电压等级等，其主要是由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、发电机等电气设备按照一定的顺序连接而成的；它是水电站电气设计的重要环节，也是组成电力系统的重要部分。

石桥水电站工程位于辽宁省东部山区，爱河干流上游主河道上，是1座以发电为主的径流式小型水电工程。电站开发方式为河床式，坝址处设计水平年多年平均流量为73.27 m3/s。电站总装机容量为9 600 kW，安装3台水轮发电机组，单机设计流量为62.88 m3/s，设计水头5.8 m。电站多年平均发电量为2 136万kW·h，机组平均年利用小时数为2 225 h。

2 方案比选的必要性

考虑石桥水电站附近地形相对复杂，电力系统对电站的要求以及当地电网的实际情况，电站主接线设计时应尽可能简单，其主接线方案比选主要考虑以下3方面因素：

(1)可靠性。安全运行可靠是水电生产的主要工作，因此主接线的设计就显得尤为重要，其设计要首先保证电力生产的安全可靠。在设计过程中，除对主接线形式进行定性外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。

(2)灵活性。主要包括操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性。主接线应能适应各种工况，并能根据各种工况进行灵活转换；而且应能保证运行时安全可靠地供电，并保证无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能进行远方监控。

(3)经济性。主要考虑节省投资，减少占地面积和降低能耗三个方面。主接线设计时，主要是平衡可靠性和经济性两方面需要。要想使主接线可靠、灵活，则很可能导致建设成本增加。因此，必须从经济和技术两方面综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的同时，尽可能使建设投资和运行费用减少。

3 主接线拟定方案与选择

3.1 接线方案

按照接线简单、技术先进、运行可靠、操作方便、节省投资等原则要求，该电站发电机采用6.3 kV低压出线，采用66 kV电压等级接入电力系统，通过一回线路与系统并网。根据本工程的具体情况，初步拟定3个电气主接线方案进行比较。

(1)方案一。3台SF11—4000/66变压器，与3台发电机分别组成3组发电机—变压器单元，变压器高压侧经开关与66 kV母线相连接，66 kV母线为不分段单母线，一回66 kV出线。1台SCB11—500/6.3主厂用变压器接于发电机出口侧。

(2)方案二。6.3 kV发电机母线为单母线，不分段，3台发电机经开关接于母线上，通过2台SF11—8000/66变压器将6.3 kV升至66 kV与电力系统相连接。升高电压侧为单母线不分段，一回66 kV出线。1台SCB11—500/6.3主厂用变压器接于6.3 kV母线上。

(3)方案三。6.3 kV发电机母线为单母线，不分段，3台发电机经开关接于母线上，通过1台SF11—12500/66变压器将6.3 kV升至66 kV与电力系统相连接。升高电压侧为一回66 kV出线。1台SCB11—500/6.3主厂用变压器接于6.3 kV母线上。

3.2 方案比选

各方案按照可靠性、灵活性及经济性三个原则进行比较，其中：可靠性和灵活性通过对方案接线方式、设备数量、装置布置难易程度及故障率等进行比较；设备经济比较方面计算了设备折旧费、电能损耗费、运行费及综合投资等(见表1)。

表1 主接线方案经济比较

方案一接线简单明了，运行可靠灵活、故障影响小、继电保护简单、盘柜数量少，是较为优秀的方案。缺点是在交叉故障时有一部分电能无法送出，主变压器数量增多，投资略高。

方案二运行灵活，任一台主变及发电机故障时，另一台主变可以将其余2台发电机的电能送入系统。由于主变容量有一定裕度，降低了主变的功率损耗及运行温度。缺点是母线故障时，影响发电。

方案三接线简单、设备少、投资省、运行灵活、维护方便。缺点是当惟一的1台主变故障时，影响全厂发电。

3.3 推荐方案

经过以上比较，方案二的占地面积、设备投资及年运行费等指标都较方案一优秀，在技术上同样可行；方案三的占地面积、设备投资及年运行费等指标都较方案二优秀，但在运行方面，若方案三仅有的1台主变及相关设备故障或检修，将影响电站全部容量送出。综上所述，方案二与方案一、方案三比较，在技术上可行，经济指标优秀，可作为选定方案。