柏香林水电站的电气主接线选择

问题：主变容量为６０ＭＷＬ（若采用标准璋！号则用
６３ＭＶＡ）对于１１０ｋＶ级电压的普通＝三相变压器，由 于道路限制，运输比较困难。若采用单相变压器组 或组合三相变压器，价格和损耗均比普通三相变压 器高，主变场地布置也有不便。枯水期变压器损耗 比例大，效率低］ｔ一旦主变压器故障或检修，将导 致全站停机。
一．概述
柏香林电站作为滇东北区域电网中再要梯 级水电站之一，该干流共有４个水电站，总装机约 ３００ＭＷ，电站属于干流流域梯级水电站中的汇 流站，进出线回路多，且是附近支流梯级小水电站 （总约２０ＭＷ电站）的接入系统点，又为矿电结合 的电源点，为此该项目的电气主接线与一般中型 水电站有比较明显的区另Ｉｊ，分析及设备参数选择有 一定的难度。柏香林电站最终主接线方式为发电 机一变压器单元接线，１１０ｋｖ单母线分段，３５ｋＶ单 母线分段。 对水电站而吉，由于其增减负荷速度快的运行 特点，大部分水电站在整个系统中承担调峰、调频的
中国水能及电气化２００９．４
柏香林水电站的电气主接线选择
冯赵云
（四川大学，四川 成都 ６１００６５）
摘
要：本文介绍了柏香林水电站电气主接线的特点，着重描述了该水电站电气主接线设计的分析过程，总结
了中小流域梯级水电站主接线设计的一些经验。 关键词：梯级水电站；电气设计；接线选择
水电站电气设计的核心工作是电气主接线的设 计，基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三大方 面。保证可靠性是电气主接线的最基本要求，其次要
四、电站电气主接线的选择分析过程
１．接入系统设计的结论
结合电站接入地方电网发展规划并充分考虑到 可靠性和经济性，并综合考虑了整个梯级电站的接 入系统方案，解决好近期与长期结合的问题，整个 梯级电站拟定以３回１１０ｋＶ（截面２４０ｍｍ２）的导线送 出，既可满足其ｉＦ常运行方式下整个梯级电站经济 的送出，也可以满足Ｎ－Ｉ故障情况下线路不超过热 稳定极限而将最大运行方式的潮流送出，为此系统 设计院提出了下列接入方案： 柏香林电站兀接高桥电站至２２０ｋＶ大关变ｌ回 １１０ｋＶ（导线截面２４０ｍｍ２）线路，形成柏香林电站 至高桥电站ｌ回、至大关变１同，同时新建２回至大关 变，悦乐水电站Ⅱ接柏香林电站至２２０ｋＶ大关变ｌ回
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１９５１７ｋＷ，多年平均发电量２４５１２万ｋＷ・ｈ，年利用小 时数４９０２ｈ。该电站于２００６年５月投入商业运行。 从柏香林电站的地理位置及地区电网的电源和 负荷情况来看，本电站建成后有最大为５０ＭＷ的潮 流送出，输送范围主要为当地电网，在地区电网平衡 当地负荷后的盈余电力送向大电网。 柏香林电站具有不完全年调节性能，在全 省电力平衡中，不仅可以承担系统基荷和腰荷， 而且还带系统峰荷，参与系统调峰任务，调峰 能力在Ｏ％～１００％出力之间丁作。平水年年利用 小时数为４７４０～５２１９ｈ，枯水年年利用小时数为
图２
电力系统地理接线示意图
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万方数据
规划设计与施工 １１０ｌ（ｖ（导线截面２４０ｍｍ２）线路，形成悦乐电站至柏 香林电站ｌ回、至大关变ｌ回，油房沟电站电力直接ｌ 回接入大关变。 系统规划部门的日的是在柏香林电站形成本梯 级的一个电能汇流点，通过柏香林电站母线、线路各 个开关的切换，在各种工况条件下，能满足至少送出 本梯级６０％的容量。因此，柏香林电站的主接线设计 必须考虑可靠性和经济性，本着技术可行、简单可靠、 经济合理的要求，进行柏香林电站的主接线设计。 ２．设计的技术经济比较 为ｒ正确地选择鹿气主接线，除了要很好利用 系统设计部门的结论外，还需要根据该站的动能计 算提供的水电站参数初步拟定几个接线方案，这些 方案在满足基本要求的情况下，允许各个方案的技 术条件有所差异，然后对参加比较的各个电气主接 线进行详细地技术经济比较，最后选定技术上先 进、经济｝：合理，便于建设和运行管理维护的最优 方案，在可行性研究阶段上报核准，作为水电站电气 设计的最终依据。 （１）发变组接线方案选择 根据系统要求与该站实际情况，对于发电机与变 压器连接方式在可行性研究设计阶段曾提出三种供 选方案，即扩大单元接线、联合单元接线、单元接线。 ①如采用扩大单元接线，则主变少、相关接线 设备也少，因此具有占地而积和设备投资相对单元 方案和联合单元方案少的优点，但是会遇到以下 联母线和隔离开关，既增加投资又给主变场地布置 带来不利。一台主变故障或停运检修，接在本单元 的另一台机组也要短时停运，经操作之后才可继续 投入运行。若高压侧引线故障时，需要切除１００％的 电站容量，造成全厂停电。 ②如采用单元接线，不仅可以有效解决上述问 题，而且还具有以下优点：接线简单清晰，操作、维 护、检修简单方便，运行灵活可靠；发电机或主变 低压侧故障时短路电流小，故障影响范围小，控制 保护简单，对于开停机比较频繁的水电站有很大的 优越性。该站单机容量２５ＭＷ，发电机出口电压为 １０．５ｋＶ，需采用封闭共箱母线，而单元接线方案最 有利于封闭母线的连接。 结合该站实际，根据三种方案各自特点，从接线 的可靠性、灵活性、经济性等进行伞面比较后，最终 采用了单元接线方案。该站厂用电源是从机组发电机 机端引出，为便于厂用电的正常运行，在机组发电机 机端装设了德国西门子公司生产的３ＡＨ３型断路器， 在厂用分支采用了国产真空断路器加ＦＵＲ的方式。 （２）升高压侧接线方案选择 系统规划部门要求整个梯级水电站以ｌ ｌＯｋＶ电 压接入系统，柏香林水电站接入也按此要求实施， 其中高桥水电站（本梯级第一级水电站）直接接入 系统变电站出线ｌ回，考虑该站接入系统变电站出线 ｌ回（还有２回分别是柏香林水电站Ⅱ接高桥水电站至 系统的ｌ回以及悦乐水电站Ⅱ接柏香林水电站至系 统的１回）。另外还必须考虑到支流梯级３５ｋＶ电压系 统在此汇流后送入系统。因此，为满足支流梯级的 接入义提出了采用独立联络变压器和改其中一台发 变组变压器为三绕组变压器的两个方案。 ①如果采用独立联络变压器的方案，需新购置一 台变压器以及建设相关的进出线Ｉ．ＨＪ隔，既增加投资又 给主变场地布置带来不便，但是其优势是支流梯级接 入系统就有了相对独立的通道，对柏香林发电站的发 电任务没有影响，继电保护简单，运行维护方便。 ②如果采用三绕组变压器的方案，优势在于变 压器新增的投资不大，不存在新的占地，设备投资 的增幅也比较小。但其劣势是该三绕组变压器承担 着总共约５０ＭＷ的负荷送入系统任务，而且分别由
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收稿日期：２００８—１２－－１０ 作者简介：冯赵云（１ ９７７一）。男，工程师。在读工程硕士。
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②如采用联合单元接线，即两台主变与两台发
电机均接于一段ｌＯｋＶ发电机汇流母线上，其优点 是可靠性、运行灵活惟高于单元接线，其接线可减 少ｌＩＯＫＶ开关站进线间隔，较单元接线可减少投资 １５％，不存在主变选型问题。但也有以下问题：需要 装设发电机出口断路器，而且主变高压侧需装设并
பைடு நூலகம்
万方数据
中国水能及电气化２００９．４ 四个中小电站提供。根据对水能专业数据的初步分 析，由于支流三个小型电站的水能指标与柏香林电 站差距较大，如果采用这个方式，那么大部分时间变 压器高压侧容量得不到充分利用，损耗比重较大，而 且整个主接线分析后该部位可靠性较低，一旦出现 高压侧设备故障或变压器故障，将导致支流多个电 站和柏香林电站一台机组电能无法送出。 同时该变压器存在上送电网电能以及功率下 网供电的双重任务，电压凋整比较频繁，为了满足这 个特殊要求，应采ＪｆＪ有载凋压方式，变压器有两种 调压方式，一种足无载调压，一种是有载调压。有载 调压就足在变压器运行时可以调解变压器的电压， 有载分接开关则可带负荷切换档位，因为有载分接 开关在调档过程中，不存在短时断开过程，经过一 个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位，从 而也就不存在负荷电流断开的拉弧过程。一般用于 对电压要求严格需经常调档的变压器。因此该联络 变压器选择有载凋压形式，经与调度部门联系后， 最终确定变比为１２１±８×１．２５％／３６ｋＶ，有载凋压变 压器配装有载分解接开关，在变压器带负载的情 况下，通过操作机构可变换分接开关的分接位置， 有利ｆ变压器电压的渊整，有利于整个主接线以及 经过几年实践运行证明，该电站电气主接线 （如图１）作为一种接线方案，适合该电站实际情况 并在实际运行中充分发挥了其重要特点，但也存在 一些不足之处。 １．反映出中小水电站电气主接线的不足 ①由于特殊的地形地貌和有限的投资限制，电 气主接线的设备选择和布置方式等受厂区土建工作 的影响很大。 ②接入系统的方式一般比较单一，该部分主接线 型式比较简单，多以单母线和单母线分段为主，正常情 况Ｆ接入系统回路数较少，电压等级一般就是一级。 ③发电机变压器部分电气主接线型式一般以扩 大单元和单元等接线方式居多，电站规模可扩建的 可能性基本不存在，很少有分期建设的项目。 ②在灵活性方面：一个回路由一台断路器切断负 荷，调度灵活，操作方便；回路投切启停，均可由断路器 操作，这对于多担任调峰任务的水电站，非常适宜。 ③在继电保护方面：元件的仪表及线路保护装 置的电流回路比较简单，母线保护的电流回路及各 元件的电压回路相对复杂一些。 通过对两种候选方案进行全面经济技术比较， 根据该站海拔较高、冬季寒冷、夏季潮热、但运行维 护条件比较好的实际特点，参照电网系统设计关于 采用单母线分段运行的建议，考虑在电网事故或其 他情况下两侧能互调对侧机组的要求，最终采用了 单母线分段接线方案，Ⅱ接高桥水电站母线和汇流 母线间设母联开关，便于母线的各种操作。