吳海東

(遼寧省農(nóng)村水電及電氣化發(fā)展中心，遼寧沈陽110003)

1 概 述

水電站主接線是反映水電站發(fā)電主設(shè)備即發(fā)電機出口的接線形式，決定著運行方式和電站的供電安全可靠性，也能反映出電氣一次主設(shè)備的型號、容量、電壓等級等，其主要是由斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、發(fā)電機等電氣設(shè)備按照一定的順序連接而成的；它是水電站電氣設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，也是組成電力系統(tǒng)的重要部分。

石橋水電站工程位于遼寧省東部山區(qū)，愛河干流上游主河道上，是1座以發(fā)電為主的徑流式小型水電工程。電站開發(fā)方式為河床式，壩址處設(shè)計水平年多年平均流量為73.27 m3/s。電站總裝機容量為9 600 kW，安裝3臺水輪發(fā)電機組，單機設(shè)計流量為62.88 m3/s，設(shè)計水頭5.8 m。電站多年平均發(fā)電量為2 136萬kW·h，機組平均年利用小時數(shù)為2 225 h。

2 方案比選的必要性

考慮石橋水電站附近地形相對復(fù)雜，電力系統(tǒng)對電站的要求以及當?shù)仉娋W(wǎng)的實際情況，電站主接線設(shè)計時應(yīng)盡可能簡單，其主接線方案比選主要考慮以下3方面因素：

(1)可靠性。安全運行可靠是水電生產(chǎn)的主要工作，因此主接線的設(shè)計就顯得尤為重要，其設(shè)計要首先保證電力生產(chǎn)的安全可靠。在設(shè)計過程中，除對主接線形式進行定性外，對于比較重要的水電站需要進行定量分析和計算。

(2)靈活性。主要包括操作的方便性、調(diào)度的方便性和擴建的方便性。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種工況，并能根據(jù)各種工況進行靈活轉(zhuǎn)換；而且應(yīng)能保證運行時安全可靠地供電，并保證無論在系統(tǒng)正常運行還是故障或設(shè)備檢修時都能進行遠方監(jiān)控。

(3)經(jīng)濟性。主要考慮節(jié)省投資，減少占地面積和降低能耗三個方面。主接線設(shè)計時，主要是平衡可靠性和經(jīng)濟性兩方面需要。要想使主接線可靠、靈活，則很可能導(dǎo)致建設(shè)成本增加。因此，必須從經(jīng)濟和技術(shù)兩方面綜合考慮，在滿足供電可靠、運行靈活方便的同時，盡可能使建設(shè)投資和運行費用減少。

3 主接線擬定方案與選擇

3.1 接線方案

按照接線簡單、技術(shù)先進、運行可靠、操作方便、節(jié)省投資等原則要求，該電站發(fā)電機采用6.3 kV低壓出線，采用66 kV電壓等級接入電力系統(tǒng)，通過一回線路與系統(tǒng)并網(wǎng)。根據(jù)本工程的具體情況，初步擬定3個電氣主接線方案進行比較。

(1)方案一。3臺SF11—4000/66變壓器，與3臺發(fā)電機分別組成3組發(fā)電機—變壓器單元，變壓器高壓側(cè)經(jīng)開關(guān)與66 kV母線相連接，66 kV母線為不分段單母線，一回66 kV出線。1臺SCB11—500/6.3主廠用變壓器接于發(fā)電機出口側(cè)。

(2)方案二。6.3 kV發(fā)電機母線為單母線，不分段，3臺發(fā)電機經(jīng)開關(guān)接于母線上，通過2臺SF11—8000/66變壓器將6.3 kV升至66 kV與電力系統(tǒng)相連接。升高電壓側(cè)為單母線不分段，一回66 kV出線。1臺SCB11—500/6.3主廠用變壓器接于6.3 kV母線上。

(3)方案三。6.3 kV發(fā)電機母線為單母線，不分段，3臺發(fā)電機經(jīng)開關(guān)接于母線上，通過1臺SF11—12500/66變壓器將6.3 kV升至66 kV與電力系統(tǒng)相連接。升高電壓側(cè)為一回66 kV出線。1臺SCB11—500/6.3主廠用變壓器接于6.3 kV母線上。

3.2 方案比選

各方案按照可靠性、靈活性及經(jīng)濟性三個原則進行比較，其中：可靠性和靈活性通過對方案接線方式、設(shè)備數(shù)量、裝置布置難易程度及故障率等進行比較；設(shè)備經(jīng)濟比較方面計算了設(shè)備折舊費、電能損耗費、運行費及綜合投資等(見表1)。

表1 主接線方案經(jīng)濟比較

方案一接線簡單明了，運行可靠靈活、故障影響小、繼電保護簡單、盤柜數(shù)量少，是較為優(yōu)秀的方案。缺點是在交叉故障時有一部分電能無法送出，主變壓器數(shù)量增多，投資略高。

方案二運行靈活，任一臺主變及發(fā)電機故障時，另一臺主變可以將其余2臺發(fā)電機的電能送入系統(tǒng)。由于主變?nèi)萘坑幸欢ㄔ６龋档土酥髯兊墓β蕮p耗及運行溫度。缺點是母線故障時，影響發(fā)電。

方案三接線簡單、設(shè)備少、投資省、運行靈活、維護方便。缺點是當惟一的1臺主變故障時，影響全廠發(fā)電。

3.3 推薦方案

經(jīng)過以上比較，方案二的占地面積、設(shè)備投資及年運行費等指標都較方案一優(yōu)秀，在技術(shù)上同樣可行；方案三的占地面積、設(shè)備投資及年運行費等指標都較方案二優(yōu)秀，但在運行方面，若方案三僅有的1臺主變及相關(guān)設(shè)備故障或檢修，將影響電站全部容量送出。綜上所述，方案二與方案一、方案三比較，在技術(shù)上可行，經(jīng)濟指標優(yōu)秀，可作為選定方案。

4 主要電氣設(shè)備選擇

主要電氣設(shè)備依據(jù)技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理、運行維護方便等原則進行選擇，并符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求。電氣設(shè)備的技術(shù)參數(shù)按正常工作的條件進行選擇，按不同短路情況進行校驗，初選以下主要電氣設(shè)備：

(1)主變壓器。選用SF11—8000/66，為三相油浸風(fēng)冷銅線雙繞組無載調(diào)壓變壓器，額定容量8 000 kVA。

(2)66 kV高壓斷路器。選用性能較高的LW35—72.5型SF6斷路器。

(3)66 kV高壓隔離開關(guān)。選用GW5型電動操作帶接地刀閘和輔助接點的隔離開關(guān)。

(4)66 kV戶外避雷器。選用保護性能好的HY10WZT—90/235金屬氧化鋅避雷器。

(5)66 kV電流互感器。選用LGB1—66W2型干式電流互感器，具有技術(shù)先進、安全可靠、維護方便的特點。

(6)66 kV電壓互感器。選用JDQX6—66W1型電壓互感器。

(7)高壓開關(guān)柜。選用KYN23—12(Z)型鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜，內(nèi)裝有VS1—7.2型真空斷路器；此種開關(guān)柜基礎(chǔ)較為簡單，便于施工。

(8)廠用電低壓開關(guān)柜。選用GGD型交流低壓配電柜，具有運行可靠、電氣方案靈活、實用性強、防護等級高等特點。