浅析小型水电站电气主接线的设计型式

浅析小型水电站电气主接线的设计型式

摘要：主接线是每个电站设计的重要组成部分，本文主要根据小型水电站电气主接线设计的特点、电气主接线的主要形式，对小型水电站电气主接线的接线方式进行简单分析。

关键词：小型水电站电气主接线接线方式

一、小型水电站电气主接线设计的特点

电气主接线是水电站电气设计的中心环节，它与电力系统、电站规模、枢纽布置、地形条件、动能参数及电站运行方式等因素密切相关，而且对电气设备布置、设备选择、继电保护和控制方式都有较大的影响。电气主接线设计的合理与否关系到电站长期安全、可靠、经济运行，因此电气主接线的设计是水电站总体设计的一个重要组成部分。

小型水电站电气主接线设计的特点是：水电站接入系统接线较为简单、回路数较少，电压等级一般为35KV、10KV，极少数为110KV，离负荷中心较近。电气主接线一般比较简单明了，容易实现自动化。

二、小型水电站电气主接线的主要形式

2.1 发电机电压接线与发电机——变压器的组合方式

一般小型水电站的主变压器数量多为一台，有的采用二台，因此，发电机电压侧接线较为简单，常分为三种形式：

2.1.1单母线与单母线分段接线

这种接线方式简单明显，运行方便，配电装置投资少，便于扩建，并且可采用成套配电装置，简化电气布；由于接线清晰，对应性强，各操作单元之间互不影响，易于实现自动化，适用于装机容量小，对供电可靠性要求不高的水电站。

单母线接线在母线检修或故障时，将造成全厂停机。因此，有的电站采用单母线分段的接线方式，可靠性比单母线高，当一段母线检修或故障时，能保持另一段母线的发电机向系统供电，但是单母线分段接线方式的继电保护较为复杂。

2.1.2 单元接线方式

发电机和主变器容量相匹配（有时容量相同），接线最清晰，故障影响范围最小，运行可靠、

灵活、电气布置和继电保护均较简单。但主变压器和高压断器的数量比单母线多，投资大。在我区水电站主接中有极少数电站采用。

2.1.3 扩大单元接线

小型水电站，尤其是容量较小的电站，若有二台发电机，往往优先采用扩大单元接线方式，只有1台主变压器。该接线方式在我区水电站得到广泛应用。扩大单元接线与单元接线相比较，能减少主变压器及其相应的高压设备，可简化电气布置。但是，若主变压器故障或检查时，会迫使二台机组容量不能送出。

2.2 升高电压侧的接线方式

小型水电站一般采用两绕组变压器，即高压侧只有一种电压等级，有的水电站经过论证后也可采用三绕组变压器；即出现两种电压等级。小型水电站升高电压侧接线方式一般有以下四种：2.2.1 变压器——线路组接线

此种接线最为简单、设备最少，布置简单，占地面积小，继电保护简单，但在主变压器、线路发生故障或检修时均停止向电网送电。

2.2.2 单母线与单母线分段接线

这种接线在小型水电站较为常见。单母线接线的变压器、线路各自有自己的断路器，互不影响，继电保护简单，便于实现自动化、远动化；电气布置简单，扩建方便。但若线路断路器检修或故障需停电、母线故障或检修，全厂停电。为了克服这个缺点，可采用单母线分段接线。

对单母线或单母线分段接线，若要求提高可靠性、可增加旁路母线或旁路隔离开关，使线路侧断路器，检修时不影响停电。

2.2.3 桥形接线

桥形接线适用于“两进两出”的水电站，在小型水电站电气主接线设计中，经常与单母线或单母线分段接线相比较。当两回线路有较大穿越功率时，若采用单母线接线方式，穿越功率必须经过两个断路器，而且单母线故障时，水电站全部容量不能送出，因此往往优先考虑采用穿越功率只经过一个断路器的外桥接线方式。

外桥接线适用于年利用小时数较低，担任调峰、变压器切合频繁，或线路较短、故障较少的电站。当有穿越动率时，采用外桥接线比内桥接线较为有利。而内桥接线适用于电站年利用小时数较高，主变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的电站。

三、电气主接线的实质

小型水电站是指电站装机容量为：25000KW以下，机组容量为10000KW以下，出线电压不超过35KV的电站。促成小型水电站电气主接线的基本制约条件如下：

3.1 升压侧的制约条件

由于小型水电站装机容量小于25000KW，大多是无调节能力的季节性电站，及使有水库调节其能力也有限；一般来说，小型水电站升高电压侧常采用单母线接方式，不仅可以满足可靠性要求，也便于分期过渡，只有当用电负荷提出更高的要求或其它原因才有可能采用单母线分段的接线方式；当只有一台变压器及一条高压出线时采用变压器——线路组；桥型接线由于继电保护较复杂，采用很少，只有地方电网已形成环网，有穿越功率通过时又是“二进二出”的格局，才有必要考虑桥型接线。

3.2 发电机电压侧的制约因素

小型水电站的机组台数一般都在四台以下，应充分考虑地方电网运行方式对电站停机的要求及水能参数对电站开机台数的制约因素。

小型水电站采用单母线或单母线分段接线方式时，发电机电压侧的短路电流值及相应的发电机开关的参数成为制约条件；但也有对具备四台机组二个扩大单元及二台主变的小型水电站，在发电机电压侧二个扩大单元之间以隔离开关联结，正常时断开运行，当变压器故障检修一台时方接通，对运行方式有一定的灵活性。

单独单元接线，一般多用于一～三台机组的小型水电站，便于过渡，结线及继电保护简单，但高压侧设备较多，占地面积较大。

扩大单元接线，一般多用于二台机组的小型水电站，即二台机组可采用一个扩大单元，四台机组采用二个扩大单元，三台机组采用一个扩大单元和一个独立单元的组合。

3.3 梯网接线

我区小型水电站建设从建国以来走过从无到有，不断壮大，梯级滚动开发的历程。因而梯级开发小型水电站不断增多，在构思梯网接线时，除了遵循小型水电站接线定型化的原则外，还应充分考虑到梯级各电站不仅有水的联系，还有电的联系，各个梯级电站往往以联络线集中到某个梯级电站向主网送电，个别电站送电电压也发展到110KV级，同时在梯级开发中，各梯级电站不是一次同时建成，有一个分期过渡的问题，这些因素均应在梯网接线中统一考虑。