主接线设计（精选十篇）
主接线设计 篇1
关键词：双电源,电气主接线,单母线接线,供电可靠,操作灵活,维护方便
西大洋水库位于河北省唐县境内大清河南支唐河出山口处, 总库容11.37亿m3;主要建筑物包括主坝、副坝、正常溢洪道、非常溢洪道、泄洪洞 (包括发电洞) 、输水洞、水电站等, 是一座以防洪为主, 兼顾城市供水、灌溉、发电等综合利用的大 (Ⅰ) 型水库。
水库初建于1958年, 1970年续建, 2001年实施除险加固工程, 其中包括电气设备更新改造。水库供电原仅由1条西大洋水电厂10 kV线路供电, 供电可靠性和安全性不能满足水库Ⅰ类用电负荷的要求, 本次除险加固从引自定州电厂的10 kV输电线路上T接一路备用电源, 与原有10 kV供电线路构成2个独立电源的双回供电系统。
1电气主接线基本形式
电气主接线主要是指在发电厂、变电站、电力系统中, 为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性、设备维护性及经济合理性等起着决定性作用。
1.1 单母线接线
(1) 优点:
接线简单清晰、设备少、操作方便, 便于采用成套设备。
(2) 缺点:
不够灵活可靠, 任一器件 (如母线等) 故障或检修均需使整套设备停电。
1.2 单母线分段接线
(1) 优点:
用分段开关设备把母线分段后, 对重要用户可以从不同段引出2个回路, 构成双电源供电, 提高了供电可靠性;当一段母线发生故障, 分段开关设备自动将故障段切除, 保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
(2) 缺点:
当一段母线或分段开关设备故障或检修时, 该段母线的回路都要在检修期间内停电。
1.3 主变压器-线路单元接线
(1) 优点:
接线最简单, 设备最少。
(2) 缺点:
线路故障或检修时, 变压器停运;变压器故障或检修时, 线路停运。
另外, 还有桥形接线、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路母线或旁路隔离开关的接线、三角形至五角形接线等, 这几种接线很少用于水库供电系统。
2西大洋水库双电源电气主接线及优化
对水库供电而言, 电气主接线设计应根据水库负荷容量、供电范围及负荷等级等, 从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展的可能性等方面经综合比较后确定。电气主接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。
西大洋水库电气主接线在考虑原供电系统接线方案的基础上, 新增一回备用电源形成初始接线, 因其未完全摆脱水库原有单回路供电系统的影响, 后经全面分析论证, 并结合水库双回路供电系统所具有的特殊要求, 提出优化接线方案。
2.12#照明箱式变电站电气主接线及优化
2.1.1 初始接线
如图1 (a) , 采用双电源进线+单台变压器构成的线路-变压器扩大单元接线方式, 每路进线均装设SF6负荷开关+高压限流熔断器+组合式过电压保护器等, 以SF6负荷开关作为操作器件, 切断和关合负荷电流;以高压限流熔断器 (联动SF6负荷开关) 作为保护器件, 切断短路电流;以组合式过电压保护器作为限压器件, 限制雷电过电压及操作过电压。该种接线与主变压器-线路单元接线、桥形接线相比, 具有设备配置、接线简单等特点, 但受双电源进线的影响, 存在以下弊端。
(1) 两路电源进线负荷开关受网环柜体安装结构及负荷开关操作机构等因素限制, 无论是进线回路还是出线回路, 各负荷开关的动触头侧均连接于柜体母线侧。
(2) 两路电源进线接地开关设置不合理。当工作电源发生事故, 则熔断器熔断, 负荷开关联动跳闸, 接地开关联动合闸, 致使10 kV母线接地;当备用电源投入时, 将造成接地事故而跳闸, 影响到双电源正常切换。
(3) 两路电源进线熔断器设置不合理。当工作电源发生事故, 则熔断器熔断;当备用电源投入时, 该熔断器下口带电, 不能及时更换熔管, 影响到设备检修及其安全性。
2.1.2 优化接线
如图1 (b) , 针对初始接线中存在的弊端进行了优化, 采用“二进一出”单母线接线方式, 利于选用标准柜型。
(1) 调整电源进线负荷开关的方向与实际安装方向一致, 以兼顾设备制造及安装的可行性, 避免非标设计。
(2) 取消电源进线回路接地开关, 增加G3开关柜, 在熔断器两侧均配置接地开关, 这样保证了易损件——熔断器熔管更换时两侧均安全接地, 同时消除了进线接地开关互为对方提供接地故障的弊端。
(3) 取消电源进线回路熔断器, 与初始接线相比, 相应增加了1台G3开关柜, 内置SF6负荷开关+高压熔断器, 为保证供电可靠性, 另配一组熔断器熔管备件。该种接线设备数量及费用有所增加, 但提高了操作运行、检修维护的灵活性, 解决了熔断器带电更换熔管的问题。
2.2 泄洪洞箱式变电站电气主接线及优化
2.2.1 初始接线
如图2 (b) , 采用“二进二出”构成的嵌套型扩大单元接线方式。每个进出线支路均配置了SF6负荷开关+高压熔断器组合电器 (其中进线回路另配有组合式过电压保护器) 。由于采用两层嵌套式结构, 存在上、下层间操作及保护复杂的配合关系, 其具有以下问题。
(1) 受熔断器熔断特性及级间配合关系的影响, 存在保护越级动作的问题。G2与G3、G2与G4环网柜内所配熔断器分别构成上、下级保护。熔断器熔体的额定电流按高压熔断器的保护熔断特性选择, 并应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。XRNT1-10型熔断器具有反时限的电流-时间特性, 查阅《工厂常用电气设备手册》 (上册) XRNY1-10型 (BS标准) 熔断器“安-秒”特性曲线, 当短路故障电流≥120 A时, G2环网柜内所配熔断器InR=16 A与G4环网柜内所配熔断器InR=10 A将在0.4 s内同时熔断, 再考虑熔体自身的制造误差, 上、下级熔体间保护动作将失去选择性, 造成越级跳闸。
(2) 引出至2#照明箱变支路仅为单电源供电, 未能充分利用现有双电源资源。
2.2.2 优化接线
如图2 (b) , 采用“二进二出”单母线接线方式, 在不增加设备 (甚至减少设备) 的条件下, 仅通过优化主接线, 解决了初始接线存在的问题。
(1) 采用单母线接线, “二进二出”支路均直接接于单母线上, 接线简单清晰、操作直观灵活, 同时避免了两级熔断器间保护配合的不确定性问题。
(2) 采用单母线接线, “二进”对“二出”均构成了双电源供电方式, 提高了供电可靠性。
3结语
通过西大洋水库2#照明箱变及泄洪洞箱变电气主接线的优化设计, 进一步说明了电气主接线设计对电力系统及变电站本身运行的可靠性、操作的灵活性、检修的方便性和投资的经济性至关重要, 并且影响到器件选择、屏体组装、保护配置和控制方式等。因此, 必须全面分析有关影响因素, 既要摆脱原始接线的束缚, 又要兼顾新建系统的特点, 通过技术经济比较, 合理确定主接线设计方案。
参考文献
[1]水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册 (电气一次部分) .北京:中国电力出版社, 2002
主接线设计 篇2
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、—1— 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。
—2—
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。
—3—
四、结语
电气主接线是小型水电站电气设计的中心环节，必须研究小型水电站的特点，总结设计和运行的经验教训，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，在满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求的基础上，通过技术经济比较，合理地确定电气主接线方案。设计者应根据水能设计参数、机组台数、出线电压及出线回路数等，确定主接线方案；再进行全面的技术经济比较，推荐技术上可靠、经济上合理的方案，力求电站电气主接线的简单、灵活、可靠、投资省，有发展余地。
参考文献：
（1）小型水电站机电手册（电气一次）水利电力出版社（2）农村电气规划指南 水利电力出版社（3）小型水电站（电气一次）水利电力出版社
变电站中的一次主接线设计浅析 篇3
【关键词】变电站；一次主接线；设计
近年来，我国电力事业快速发展，电网结构不断扩大，各行各业的电力需求也不断增加，这对于变电站运行的稳定性和可靠性提出了更高的要求。变电站一次主接线设计应综合考虑多方面内容，合理配置变压器，选择合适的控制方式和自动化装置，提高变电站电能质量，确保连续供电。
一、变电站一次主接线设计要求
1、可扩展性。我国电力系统始终处于持续化发展过程中，变电站一次主接线设计应尽量保持可扩展性，为后期的发展和改造提供条件，一方面优化一次主接线设计，另一方面要为变电站分期过渡接线施工设计奠定基础，预留空间，便于施工组织，实现变电站可持续发展。
2、可靠性。变电站一次主接线设计最主要的目标是确保供电可靠性，一旦发生停电事故，会给人们的生产生活带来很多不便，而且容易引起电力产品报废、设备损坏或者人员伤亡，造成巨大的经济损失。因此变电站一次主接线设计应结合变电站的实际情况，优化主接线形式，确保供电的可靠性、连续性和安全性。
3、灵活性。变电站一次主接线设计一方面要确保可靠安全供电，另一方面当变电站电气设备发生运行故障或者需要进行系统检修时，应满足电网调度要求，实现快速、准确、简便、灵活地倒换运行方式，有效缩短停电时间，最大程度地减小影响范围。
4、经济性。基于变电站连续、可靠、安全的供电，应尽量减少变电站电气设备的运行费用和投资费用，节约变电站搬迁费用和占地面积，尽量进行一次设计，然后实现分期投产投资，提高变电站运行的经济效益。
二、变电站一次主接线设计内容
1、主接线设计。变电站一次主接线设计时，应主要考虑到三方面内容：其一，变电站负荷；其二，变电站建设规模和占地面积；其三，变电站在整个电网中发挥的作用和地位。对于变电站中的三级负荷，结合设计要求，设置一个供电电源；对于变电站中的二级负荷和一级负荷，设置两个相互独立的供电电源，一旦其中某个电源出现运行故障，还可以由另一个供电电源保障安全、持续的供电。同时，变电站一次主接线设计，要结合变压器容量大小，如果变电站系统中包含多台变压器，当其中某台变压器运行故障时，其它变压器必须能够满足变电器的运行负荷要求，确保变电站的二级和一级负荷稳定性。
2、主接线选择。结合变电站的实际规划设计要求，按照《变电站设计技术要求》，优化接线形式，若配电设备出线数小于2，可以采用桥形接线形式；若出线数小于4，可以设置分段单母线接线形式，并且尽量在变压器路旁设计双母线和单母分段配电装置。同时，变电站主接线选择时，应充分考虑多方面因素，尤其是中间变电站和终端变电站，在靠近变电站负荷中心区域的终端变电站接线要分两路设计进线，合理设置两台变压器，高压侧主接线设计包含变压器组接线、内桥接线和单母线接线，根据变电站的接线设计、容量大小等实际情况，选择最合适的接线形式。
3、主变压器设置。变电站一次主接线设计必须合理设置主变压器，首先确定合适的相数，一般情况下，330kV以下变电站应设置三相主变压器，然后设计合适绕组数，主要包含普通式双绕组、分裂式低压绕组、三绕组式等。结合变电站规划设计要求，尽量设置双绕组变压器。然后，分析绕组接线组别，一般情况下变电站绕组接线主要设置“YN”形式，根据变电站的实际调压形式，无激磁调压还是有载调压，确定合适的冷却方式，并且结合变电站外部环境、结构特點和主变容量，优化主变压器具体设置。
4、选择合适断路器。断路器是变电站系统中的关键设备，通过选择合适的断路器，提高变电站的安全性。在选择断路器综合考虑多方面内容：其一，断路器必须保持良好的灵活性和短路能力，可以有效分断时间；其二，变电站合闸运行过程中，断路器可以看作一个良性导体，确保长时间通过短路电流和负荷电流，保持热稳定性和动稳定性，符合变电站运行技术要求；其三，当变电站系统线路跳闸时，断路器能够保持良好的绝缘性能；其四，选择使用寿命长、体积小、结构简单、维护检修方便的断路器。根据变电站设计要求和周围环境的具体情况，准确核算变电站断路器，若变电站采用单母分段接线形式，可以选择六氟化硫断路器或者额定电压超过110kV断路器；若断路器需要安装在变电站系统的户外环境中，尽量选择户外断路器。
5、接地设计。为了确保变电站系统的安全运行，防止工作人员发生触电事故，应做好接地设计。变电站一次设备接地主要包括接地线和接地体，采用圆钢或者扁钢的接地线，一般情况下，接地体可以分为人工接地体和自然接地体，变电站主要采用自然接地体，沿着变电站周围线路敷设接地体，变电站的低压配电室和高压配电室分别连接不同接地体，并且采用扁钢将低压配电室、高压配电室和变压器连接为一个整体，接地电阻值应符合低压电气设备保护接地和高压变压器保护接地电阻计算值。
6、无功补偿。变电站一次主接线设计为了提高供电质量应注意做好无功补偿，保持变电站线路的无功功率平衡。在变电站中，无功电源远远小于自然无功负荷，通过电压控制和无功补偿，一方面可以提高变电站电压质量，另一方面有效降低变电站线损，提高经济性、安全性和稳定性。在变电站运行过程中，当发电机失磁或者电气回路线路跳闸以后，变电站系统必须保持正常供电，输出稳定的电压，因此应合理设置变电站无功电源配电方式和内用容量。
结束语
变电站是电力系统的重要组成部分，为了实现我国电力系统的可持续发展，应高度重视变电站建设规划的各个环节，其中一次主接线设计就是非常重要的一环，根据变电站一次主接线设计的相关要求，选择合适的配电器、主变压器和主接线形式，优化一次主接线设计，严格把关各个环节，不断提高变电站一次主接线设计水平，确保变电站的安全、稳定运行。
参考文献
[1]郝海波.110/220kV变电站电气一次主接线设计探究[J].科技风，2014，23：27.
[2] 杜善慧.110kV智能变电站电气主回路设计[D].山东大学，2015.
作者简介
水电站主接线电气设计与注意问题 篇4
目前小水电正在逐步发展中, 供电方式也在不断变化, 运行模式从单机运行直接供电, 发展到多机并列运行联合供电, 再发展到井入大电两运行。但是水电站的接线方式一直是使用过去传统的接线方式, 即在单机运行时直接将供电发电机Y接线的中性线引出来并将其接地, 在并网运行时变压器和发电机中性点都要连通后接入地网, 不管是单机还是多机并列后升压与电网连接, 或者是采用多机发变组与电网连接。这种接线方式的特点是可实现发电机侧中性点接地系统供电达400/230V。这种接线方式的优点还有在电网停电时可以对近区负荷自发自供, 为全站提供可靠的照明电, 即在电网故障停电时自动关机组转成空载而不灭磁, 保护动作跳闸, 厂房仍可照明。系统内部过电压对低压网络影响较小, 相对较可靠、安全, 能在单相接地故障时动作跳闸, 保护简单。但是, 这种接线方式也存在一些问题, 将对其缺陷和改进措施进行探讨。
2 主接线电气设计
2.1 设计原则
水电站主接线电气设计必须同时考虑电站的运输条件、地形、枢纽总体布置、接入系统方式、建设规模、动能特性、水文气象等各个因素。同时电力系统要求电站具有稳定性, 必须努力做到经济合理、节约投资、技术先进、接线简单清晰、检修维护方便、运行操作灵活、供电安全可靠。
2.2 比较发电机电压侧接线方案
第一方案, 接线方式使用单母线隔离开关。母线隔离开关在正常运行过程中处在分段状态。1台SF10-31500/110/10.5k V双卷变压器与1G发电机接于I段母线, 正常运行状态下形成单元的运行方式;1台SF10-63000/110/10.5k V双卷变压器与2G, 3G发电机接于Ⅱ段母线, 正常运行状态下形成扩大单元运行方式。发电机电压母线I、Ⅱ段分别与两台厂用变相接, 相互之间形成暗备用。生活区、船闸、坝顶等用电和外接设备电源与I、Ⅱ段母线分别相接。
第二方案, 1台SF10-31500/110/10.5k V双卷变压器与1G发电机相连形成单元接线;1台SF10-63000/110/10.5k V双卷变压器与2G, 3G发电机相连形成扩大单元接线;发电机电压母线I、Ⅱ段分别连接两台长用变, 相互之间形成暗备用。生活区、船闸、坝顶等用电和外接设备电源与1O.5k V母线Ⅲ段连接。这两套组合保护装置无论什么时候都只能使一套运行。
2.3 两方案的技术经济比较
第一方案:该方案布置方便、发电机电压侧设备少、运行维护方便、接线简单清晰。与第二方案相比, 第一方案所需的高压设备和变压器台数相对较少, 这就使得开关站的占地面积大大缩小了, 开关站的开挖量也相应减少了, 达到了节约土建投资及设备的目的。但是, 它仍然存在一些缺点, 即运行灵活性及可靠性相对较低。由于与发电机电压母线I、Ⅱ段相连的起到辅助作用的设备过多, 当设备发生故障时就会导致于该段母线相连的发电机停止工作, 最终导致无法向外输送电能。除此之外, 一台变压器与两台机组相连, 若发生故障则会对较大的范围都产生影响。当进行检修或者电压器出现故障的时候, 两台机组全部断电, 不能继续输送电能, 会造成严重的电能损失。
第二方案:该方案比第一方案具有更高的可靠性, 同时运行过程也比较灵活。它采用的保护装置由真空负荷开关及高压限流熔断器所组成, 能够保护生活区变压器、船闸变压器、和外接备用电源的断相、过载、短路。若其中一个起辅助作用的变压器出现短路事故, 则熔断器会切断短路电流, 与使用断路器相比其动作时间非常短, 且更加安全可靠, 操作机构也相对简单, 不会发生拒合、拒分等现象。因此大大降低了由于辅助设备发生故障导致的电能无法输送的概率, 最终保证了发电机运行的安全性和可靠性。它的缺点是一次性投入较大。
2.4 方案推荐
总而言之, 第一方案的可靠性较差, 因为设备发生事故导致不能输送发电机电能的概率较大, 由于停止发电所造成的经济损失也较多。所以第二方案比第一方案更为合理, 在经济上方案二也具有相当的优势。特别是对于风冷式、铜芯、无载调压、节能型的变压器, 发生故障的概率较小, 可以和电站机组进行同步的检修。因此第二方案为最优选择, 不仅节省了投资, 同时还使电站的可靠运行得到了保证。
3 水电站主接线电气设计需要注意的问题
3.1 高压限流熔断器
高能氧化锌电阻和限流熔断器形成了一种组合保护装置高压限流熔断器, 使电器设备免受短路电流的破坏, 简称为FUR。全厂所有的系统和发电机总的短路电流等于厂变高压侧所产生的短路电流, 若将断路器用于此处, 因为此处电流非常大必须使用大开电流的断路器, 但是其需要的资金投入非常大, 因此不会选择大机组。设计新电站或改造旧电站时, 使用FUR用于厂变高压侧。在很短的时间内它就能限制住短路电流, 防止高厂变爆炸事故的发生。避免母线、主变压器、发电机免受冲击损伤。同时, 要根据厂变低压侧能否良好配合进行限流熔断器的选择。
3.2 中性点接地方式
发电机中性点以前一直是采用消弧线圈接地的接地方式。这种接地方式是可以满足国家标准的, 在发生发电机单相接地故障时, 因为经过消弧线圈接地的电流非常小, 所以发电机开关可以暂时不跳, 只是发出相应的信号, 并由运行人员进行处理。国内近几年新建设的水电站大部分发电机中性点都是采用接地变压器接地即经高阻接地的接地方式, 这种接地方式的接地电容性电流不经过消弧线圈综合, 因此在发生发电机单相接地故障时, 接地电流就会大于国家标准中的允许值, 所以此时就需要作用于跳发电机开关。设计选择接地方式时要考虑到防止暂时状态的过电压破坏发电机绝缘, 在间歇性单相接地故障时产生;还要考虑到如何避免单相接地故障转化为相间故障或匝问故障, 如何避免对发电机造成较大的损失。本着这一设计思想, 主要选择方式为单相接地故障产生的过电压, 采用发电机中性点的接地变压器接地方式, 即经高阻接地。
3.3 接地系统和过电压保护
将避雷装置设置在电站屋顶, 然后通过接地扁钢与地网连接, 能够有效的保护电站免受直击雷的危害, 避雷带连接于尾水接地网。由于雷电波可以沿110KV线路攻击, 因此在该线路上设置避雷线。将浪涌保护器设置在低压配电柜内起到保护作用。
4 总结
确定电气主接线时应当综合考虑动能特性、水文气象、建设规模、系统状况、枢纽总体布置、接入系统设计、运输条件和地形、设备特点、环境保护等等相关因素。电气主接线要满足很多要求, 如可靠性要求、电力系统对电站机组运行方式要求、电力系统的稳定性要求、供电运行灵活性、供电可靠性、接线简单、检修方便、便于实现分期过渡和自动化、经济、合理等等。除此之外, 设计电气主接线时还要考虑在特殊情况和环境下不会造成大量水库弃水, 以不影响电站安全运行和经济效益。
参考文献
[1]刘家明.白莲崖水电站电气主接线选择[J].中国科技纵横, 2009 (7) .[1]刘家明.白莲崖水电站电气主接线选择[J].中国科技纵横, 2009 (7) .
[2]包晓晖.水电站电气主接线方案的多级模糊综合评判[J].水电站设计, 2010 (1) .[2]包晓晖.水电站电气主接线方案的多级模糊综合评判[J].水电站设计, 2010 (1) .
[3]冯赵云.柏香林水电站的电气主接线选择[J].中国水能及电气化, 2009 (4) .[3]冯赵云.柏香林水电站的电气主接线选择[J].中国水能及电气化, 2009 (4) .
主接线设计 篇5
一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）
1、交流接触器的节能原理将交流接触器的电磁线圈由原来的__。A．匝数加倍 B．匝数减半
C．铜线改为铝线 D．交流改为直流
2、在短路的实用计算中，通常只用（）的有效值来计算短路功率。A．非周期分量电流 B．短路全电流
C．短路电流自由分量 D．周期分量电流
3、线路安全距离是指导线与地面(水画)、杆塔构件、跨越物(包括电力线路和弱电线路)之间的__距离。A．最小允许 B．最大允许 C．最小平均 D．最大平均4、5、供配电系统中关于高低压的规定正确的是__。A．1000V以上为高压，1000V及以下为低压 B．1000V及以上为高压，1000V以下为低压 C．700以上为高压，700V及以下为低压 D．700及以上为高压，700V以下为低压
6、重要图书馆(藏书上百万册)检索用电子计算机应为__。A．三级负荷 B．二级负荷
C．一级负荷中特别重要负荷 D．一级负荷
7、在下面的现金流量图中，若横轴的时间单位为年，则大小为40的现金流量的发生时点为（）。A．第2年年末 B．第3年年初 C．第3年年中 D．第3年年末
8、图a所示电路的激励电压如图到b所示，那么，从t=0时刻开始，电路出现暂态过程的次数和在换路时刻发生突变的量分别是： A．3次，电感电压
B．4次，电感电压和电容电流 C．3次，电容电流 D．4次，电阻电压和电感电压
9、在IT系统中，选择220/380V三相系统中的电涌保护器时，其最大持续运行电压 Uc不应小于__。(注：U线间电压)A．1.1U B．1.15U C．1.5U D．1.55U
10、(3)在相线对地标称电压为220V的TN系统配电线路中，当配电箱同时供电固定式电气没备和手握式电气设备及移动式电气设备的末端线路，切断故障回路的时间应不大于__。A．0.4s B．5s C．1s D．0.5s
11、变电所中，当用21kVA、220V单相国产交流电焊机作检修电源时，检修电源回路的工作电流为： A．153A B．77A C．15.32A D．7.7A
12、为了减少噪声对工作场所和附近居民的影响，在距高压电器__处连续性噪音水平不应大于85dB。A．1m B．1.5m C．2m D．2.5m
13、当烟囱采用避雷环时，其圆钢直径不应小于__。A．8mm B．10mm C．12mm D．16mm
14、在供电电压不同的电路带电部分之间发生故障时，应保护人和家畜不因此而受伤害及财产不因此而受__。A．很大有害的影响 B．很小有害的影响 C．任何有害的影响 D．有害的影响
15、IT系统的配电线路中，当发生第一次接地故障时应由绝缘监视器发出音响或灯光信号，其动作电流应符合__要求。A．RAId＞50V B．RAId≤50V C．RAId＞80V D．RAId≤80V 注：RA——外露可导电部分的接地电阻(Ω)；Id——相线和外露可导电部分间第一次短路故障电流(。
16、阅读FORTRAN程序：READ(*.*)I,J,K DO 10 N=1,2 I=I+J+K J=I+K+J K=I+J+K 10 CONTINUE WRITE(*.20)I,J,K 20 FORMAT(2X,3I5)END链盘输入1，0，0则程序运行后的输出结果是（）。A．4 7 13 B．2 3 4 C．1 1 2 D．6 9 15
17、初步设计文件，应满足编制__设计文件的需要。A．方案 B．初步 C．施工图 D．工程验收
18、烟囱上的防雷下引线直径不应小于__mm。A．8 B．10 C．12 D．16
19、建设项目总投资分为__。A．固定资产投资和流动资产投资 B．流动资产投资和工程建设其他费用 C．设备安装费用和工程建设其他费用 D．固定资产投资和工程建设其他费用 20、架空高压线路，可不验算__。A．动、热稳定 B．额定电压 C．额定电流 D．环境温度
21、光源显色性分为__。A．二组 B．三组 C．四组 D．五组
22、有一台双绕组变压器变比为110±2×2.5%/11kV，分接头实际接于2.5%挡，其额定变比为（）。A．110/10 B．
C．110/11 D．
23、飞机库内爆炸火灾危险区域仅属局部区域，应按二类防雷建筑物防感应雷击，按__防直接雷击。A．一类防雷建筑物 B．二类防雷建筑物 C．三类防雷建筑物
D．一类或二类防雷建筑物
24、根据《节约能源法》的规定，为了引导用能单位和个人使用先进的节能技术，节能产品，国务院管理节能工作的部门会同国务院有关部门： A．发布节能技术政策大纲
B．公布节能技术，节能产品的推广目录
C．支持科研单位和企业开展节能技术应用研究
D．开展节能共性和关键技术，促进技能技术创新和成果转化
25、经营者利用广告或者其他方法，对商品作引人误解的虚假宣传的，监督检查部门应当责令停止违法行为，消除影响，可以根据情节处以一万元以上__以下的罚款。A．五万元 B．十万元 C．十五万元 D．二十万元
二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、拒报或者谎报国务院环境保护行政主管部门规定的有关污染物排放申报事项的，有关部门应责令停止违法行为，限期改正，给予警告或者处以（）以下罚款。A.3万元 B.5万元 C.10万元 D.15万元
2、结构的载荷与尺寸均已知，B处约束的全部的约束力为（）。（注：小括号内的箭头指向为约束力方向。）A．A B．B C．C D．D
3、在计算元件电抗时，各元件都采用平均额定电压，但唯一例外需要考虑实际额定电压的元件是__。A．变压器 B．电抗器 C．同步电 D．线路
4、建设行政主管部门应当自收到申请之日起__内，对符合条件的申请颁发施工许可证。A．十五日 B．二十日 C．三十日 D．六十日
5、水下电缆与工业管道之间水平距离不宜小于50m，受条件限制时，不得小于__m。A．5 B．10 C．15 D．20
6、己知杆AB和CD自重不计，且在C处光滑接触，若作用在AB杆上力偶的矩为M1，则欲使系统保持平衡，作用在CD杆上力偶的矩M2的转向如图示，其矩值为：（）。A．M2=M1 B．M2=4M1/B C．M2=2M1 D．M2=3M
7、安全距离是指人与带电体、带电体与带电体、带电体与__、带电体与其他设施之间需保持的最小距离。A．地面 B．建筑设备 C．水面
D．地面(水面)8、11区爆炸性粉尘环境是指：有时会将积留下的粉尘扬起而__出现爆炸性粉尘混合物的环境。A．有时 B．偶然
C．特定情况下 D．经常
9、办公室、休息室等辨色要求较高的场所照明光源的显色指数Ra应为__。A．Ra＞80 B．60≤Ra＜80 C．40≤Ra＜60 D．Ra＜40
10、图中给出了某正弦电压的波形图，由图可知，该正弦量的（）。A．有效值为10V B．角频率为314rad/s C．初相位为60° D．周期为(20—5)ms
11、根据允许中断供电时间选择应急电源，下列说法正确的是__。A．允许中断供电时间为15s以上的供电，可选用快速自启的发电机组
B．允许中断供电时间为30s及以下的供电，可选择带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路
C．允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置，蓄电池机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置 D．允许中断供电时间为10s及以上的供电可选择发电机组 12、10(6)kV变电所是指__。A．高压侧为10kV的变电所 B．高压侧为6kV的变电所 C．低压侧为10kV的变电所 D．低压侧为6kV的变电所
13、下列情况属于一类防雷建筑物的有__。A．有0区爆炸危险环境的建筑物 B．有2区爆炸危险环境的建筑物 C．有3区爆炸危险环境的建筑物 D．有11区爆炸危险环境的建筑物
14、系统不适用于__。
A．低压供电远离变电所的场所
B．对接地要求高的电子设备和数据处理设备 C．对防火、防爆有要求的场所
D．三相负荷比较平衡，电路中三次谐波电流不大，并有专业人员维护管理的一般车间等场所
15、安装在YN，d接线双绕组或YN，yn，d接线三绕组变压器中性点上的消弧线圈的容量，不应超过变压器三相总容量的__。A．35% B．50% C．65% D．80%
16、关于PLC网络各级子网通信协议配置的规律，以下叙述正确的是__。
A．PLC网络通常采用3级或4级子网构成的复合型拓扑结构，各级子网中配置不同的通信协议，以适应不同的通信要求 B．PLC网络高层子网对实时性要求较高
C．在PLC网络的低层子网及中间层子网采用Ethernet协议 D．不同型号的PLC网络通常在各级子网中配置相同的通信协议，以适应不同型号PLC之间的通信要求
17、在1区爆炸气体环境内电缆线路__有中间接头。A．不宜 B．不应 C．不能 D．严禁
18、当实际环境温度在低于+40℃时，环境温度每降低1℃，普通高压电器额定电流应增加__倍。但总的增加不得超过额定电流20%。A．0.5% B．1.5% C．1.8% D．2.0%
19、保护配电装置上断路器、负荷开关和电容器组等的避雷器的接地线应与设备外壳相连，接地电阻数值不应大于__Ω。A．4 B．5 C．10 D．30 20、发电厂与变电所中，110kV屋外配电装置（无含油电气设备）的火灾危险性应为下列哪一类？ A．乙类 B．丙类 C．丁类 D．戊类
21、分配器的空余端和最后一个分支器的主输出口，必须终接__负载。A．50Ω B．75Ω C．80Ω D．100Ω
22、局部电位联结导体的截面不应小于装置最大保护线截面的__。A．三分之二 B．三分之一 C．一半
D．四分之一
23、关于绝缘配合原则说法正确的是（）。
A.不同系统，因结构不同以及在不同的发展阶段，可以有不同的绝缘水平
B.变电所中电气设备、绝缘子串和空气间隙的雷电冲击强度，以避雷器雷电保护水平为基础进行配合 C.标准中送电线路、变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合公式均按标准气象条件给出
主接线设计 篇6
【关键词】110KV变电站；电气主接线；选择；策略
【中图分类号】TM631 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0328-02
在我国经济发展大好的情形之下，国家对电力的需求越来越大。其中，变电站发挥着至关重要的作用，其供电系统要符合更高水平的社会发展要求。110KV变电站作为变电站系统的重要分支，它的电气主接线选择方式一定要合理、科学，才会让整个电力系统高效运行。笔者根据多年的变电站工作经验，对电气主接线的选择有一些粗浅的看法，如有不当之处，请同行朋友们多多指教。
一、电气主接线选择的标准与前提
（一）确保供电的持续性，并提高电能的质量
为给各领域提供源源不断的电力，是变电站最基本的工作任务，也是主接线的基本功能。电气主接线的选择与设计要有一定的预见性，即在变电站系统发生局部故障时，要采取紧急措施持续供电。电的输出不能间断，并要使断电的区域越来越小，来电的时间能够提前，这是主接线选择的重要衡量标准。电压、电频等的质量体现了电能的特征，电气主接线的选择还要考虑电能的质量，才会给后续工作提供安全保障。
（二）选择方便、灵活的主接线
要充分考虑到主接线的灵敏度，使其可以更好的适应各种工作环境。主接线在运行时，其状态可能不会保持稳定，需要灵活变换方式，以适应各种临时出现的状况。比如，主接线要预测运行的负荷程度，发现问题及时解决。此外，还要注重操作的便捷性，只有方便施工才会提高效率，使变电站的运作规模扩大。
（三）尽可能减少投资成本
要在保证主接线质量与连接方便的基础上，用最经济的方式进行投资，选择质优价廉的产品，从而使整个变电站系统得到经济化的运行。这样一来，就会减少投资项目，避免产生浪费的现象，同时还可以节省占地面积，实现各方资源的优化配置。
二、电气主接线选择的优化策略
在电网和变电站设计的过程中，根据110KV电压的特征和性质，能够把110KV变电站划分成终端式变电站以及中间式变电站两种。下面分别对这两种形式做进一步的分析，找到最优的电气主接线模式。
（一）终端式变电站的电气主接线选择
终端式变电站也叫做受端式变电站，它更靠近于负荷的核心区域，这就使得电能通过它的传送合理分送给使用者以及下属的配电机构。在保证供电充足的情况下，电气主接线必须从简捷化、自动化、规范化以及无人化等因素考虑，并以最小的占地面积发挥最大的功效。电气主接线要看其变压的荷载程度、负荷的条件以及机械设备等的特点，特别是电网的强弱来决定。一般而言，终端式变电站其高压一侧的主接线适宜采用线路—变压器组接线或者是内桥接线等形式。
1.线路—变压器组接线方式
这一接线方式是最简单也是最基本的选择方式，其高压配电设备只具有两个承接单元系统。具体的接线步骤比较清晰，所占区域很小，发生故障时，会将变电站的送电端直接切断，防止跳闸带来的不利影响。它的表现形式如下图：图二 内桥式主接线
这种形式很接近于上面提到的接线方式。因为其内部安设了少量的断路器，会让线路的铺设与移除都非常简单。比如发生故障时，就可以根据断路器的优势，及时切断出现故障的线路，不会对其他正常的线路产生连带影响，避免出现回路的情况。随着主变系统的制作工艺日渐提高，很多变电站都使用免维护的主变器。这样会让内桥接线运转速率更快，减少了故障率。可见，对于110KV终端式变电站，使用内桥主接线方式亦可以提高供电的稳定性，保证电力源源不断。
（二）中间式变电站的电气主接线选择
中间式变电站，一方面可以转移系统的功率，一方面又可以降低分配的功率，是主变电站与终端式变电站的纽带。这种形式的变电站一般多见于大中型的110 KV变电站系统，又以高压一侧的进、出回线路居多，起到核心的作用。因此说，中间式变电站的主接线选择不会像终端式那样简单易行， 要充分考虑主变电站的复杂情况， 依循主系统的功能与效应来确立。通常情况下，中间式变电站的高压一侧，其主接线的方式主要有单母线、单母线分段以及单母线分段带旁路三大方面。
1.单母线
单母线是母线系统中最基本的主接线方式，如下图。它最大的特点就是只拥有一对母线，进出线都在其内部。操作简单，省时省力，但其灵活性较差，需要及时的检修和配电。在选择时要考虑到这一点。图三 单母线主接线
2.单母线分段接线
220kV变电站主接线的设计研究 篇7
1 电气主接线形式的确定
变电站电气主接线,是用来汇集和分配电能的电路,由变压器、隔离开关、断路器、母线、避雷器等按一定的顺序连接,成为传输强电流、高电压的网络。本文主要针对一次部分,各电压等级进出线均超过4回,采用母线连接。常设置母线作为中间环节,使接线简单清晰、运行方便,有利于安装和扩建。
电气主接线应满足下列基本要求 :牵引变电所、铁路变电所的电气主接线应综合考虑电源进线情况、负荷重要程度、主变压器容量和台数、进线和馈出线回路数量、断路器备用方式和电气设备特点等条件确定,并具有相应的安全可靠性、运行灵活和经济性[1,2,3]。一般宜采用单母线分段的接线,当馈线在4回以上时,应采用单母线分段带旁路母线的接线。
1.1 三种接线方式的比较
1) 单母线分段接线
优点 :通过分段断路器分成两段,一段接变压器,另一段接线路 ;当一段发生故障,分段断路器将自动隔离故障段,保证正常段不间断供电 ;对于重要用户,还可以从不同段上获取电源,保证供电不中断。
缺点 :当一段母线故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,必须全部停止供电 ;任一回路的断路器故障或检修时,该回路必须停止工作。
2) 双母线接线
优点 :供电比较可靠,当一组母线故障或检修时所有回路均不用停止供电 ;若检修回路断路器时,可用母联断路器进行代替工作 ;运行比较灵活,通过母线隔离开关倒换操作组成各种运行方式 ;其次是方便扩建,由双母线向其他方向扩建,不会影响负荷的自由分配,也不会停止对原有回路的供电。
缺点 :改变运行方式时操作步骤比较复杂,容易导致误操作 ;母线故障有短路时仍需要停电。
3) 双母线带旁路母线接线
优点 :用旁路断路器替代检修或故障中的回路断路器工作,保证对该回路的持续供电,提高了供电可靠性。
缺点 :旁路断路器价格比较高,增加了投资。
1.2 方案分析
三种接线形式就可靠性而言,双母线带旁路母线接线比双母线接线的可靠性高,单母线分段接线可靠性最低,但单母线分段接线较简单,便于控制,有利于变电站的运行。双母线带旁路母线接线的造价较高,设计方案要从可靠性、灵活性、经济性三方面综合考虑。
1.3 方案拟定
高压侧对可靠性要求较高,采用双母线带旁路母线接线形式,出线6回 ( 其中2回备用 ),装有母联断路器和隔离开关,虽然增加了投资,但这对于线路回数较多,而且对供电可靠性有较高要求的场合是必要的。中压侧采用双母线接线,出线10回。低压侧采用单母线分段接线,出线12回。
2 主变的选择
变压器的容量是在负荷统计的基础上选定的。由于负荷预计不容易做准,—般按预计的最大负荷选择[4,5]。这样选的结果,往往容量设置偏大,给电力系统的运行带来不利影响。若按经济运行选择,就是利用变压器的铜损与铁损相等的条件,导出变压器的最大经济负载率及变压器额定容量与最大负荷比。由于实际运行负荷不一定就是负荷统计出的最大负荷,且负荷是随机的,运行效率是变动的,其经济运行效益很难实现。
当前在配电系统中正在利用新型低损耗变压器替换高能耗变压器,单铁损一项降低,由于配电变压器数量大,负荷变动也大,其经济效益是十分显著的。因此,如何充分利用变压器的设置容量,而又不损害变压器的正常使用寿命,应该成为选择配电变压器容量的主要依据。
在中、低压侧构成环网的情况下,变电所一般以装设两台主变压器为宜。主变压器容量的选择一般要参照变电所建成后十年的规划负荷,并且要根据变电所电网结构和所带负荷的性质来确定主变压器的容量,当一台变压器停运时,剩余变压器的容量应能保证全部负荷的70% ~ 80%。
2.1 主变压器结构和型式的选择
1)相数的选择
电压在330 k V及以下、容量低于300 MW的电力系统考虑到单相变压器组运行损耗较大、投资较多,同时配电装置结构复杂,所以一般选用三相变压器。
2)绕组数与结构的选择
在发电厂或变电站中一般采用三绕组变压器且不多于三台,以免增加中压侧引线的构架,从而使得布置变得更复杂。
3)绕组接线组别的选择
为了能够并列运行变压器三绕组的接线组别需要与系统电压相位一致。电力系统采用的绕组连接分为星形和三角形。在变电站中,考虑到同步并列运行要求限制3次谐波,所以主变一般是选择星形连接,D11常规接线。
为了保证供电可靠性,避免一台主变压器故障或检修时影响供电,变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时,变电所的可靠性虽然有所提高,但接线网络较复杂,且投资增大,同时增大了占用面积和配电设备及用电保护的复杂性,以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化,而且会造成中压侧短路容量过大,不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小,适用远期负荷的增长以及扩建,而当一台主变压器故障或者检修时,另一台主变压器可承担70% 的负荷保证全变电所的正常供电,故选择两台主变压器互为备用,提高供电的可靠性。
2.2 无功补偿容量的计算
电力部门对用户的功率因数有明确规定,要求高压供电系统的功率因数为0.95以上,以确保加上变压器与电源线路的功率损耗后,仍能保证平均功率因数大于0.9。目前高压配电网主要采用并联电容器组即集中补偿法来提高负荷功率因数。
2.3 无功补偿方法选择
无功补偿有很多种,按安装位置和接线方法分,无功补偿可分为三种 :高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿[6]。在这三种无功补偿中,用得最多的是就地补偿,它的效果也很好,但就地补偿也有不足,例如总的电容器安装容量比其他两种补偿方式要大,电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿,它们的电容器容量相对较小,利用率也很高,还能补偿变压器自身的无功损耗[7,8,9,10]。为此,这三种补偿方式各有应用范围,应结合实际确定使用场合,找到适合的补偿方式。
3 电气部分短路计算
供电系统发生短路后会使电路阻抗比正常阻抗小的多,短路电流甚至会超过正常工作电流的数百倍,从而带来很多严重后果,诸如 :造成设备过热而损坏 ;电动力效应引起的电气设备机械变形甚至损坏 ;电压突然下降,从而影响用户正常的工作和生活 ;甚至使并列运行的各发电厂之间失去同步,造成系统的瓦解,从而形成区域性的大面积停电。
选择各级电压母线、各级线路末端作为短路点。采用近似标幺值的方法计算供配电系统某处发生短路时,最大运行方式下的最大短路电流,最小运行方式下的最小短路电流以及各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。
1) 等值电路
一般情况下,最大短路电流出现在三相短路的情况下,实际上应该将各短路点短路时的电流值计算出并进行比较,以得出最大的短路电流值。结合本次设计的实际情况,按最严重母线短路来考虑,在母线上三相短路电流最大,因此,设三个短路电流计算点,即f1、f2、f3。f1位于220 k V母线上 ;f2位于110 kV母线上 ;f3位于35 k V母线上,见图1。
2) 各点短路计算
220 k V母线 :
式中,I″为短路稳态电流 ;SB为短路容量 ;Ua为短路点处短路计算电压 ;ish为短路冲击电流 ;kim为冲击系数,取1.8 ;Ish为短路冲击电流有效值。
110 k V母线 :
35 kV母线 :
短路点电流计算结果见表1。
4 电气设备的选择
电气设备的选择时要首先考虑以下因素 :(1)电气绝缘。保持配电线路和电气设备的绝缘良好,是保证人身安全和电气设备正常运行的最基本要素。电气绝缘的性能是否良好,可通过测量其绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等参数来衡量。(2) 安全距离。电气安全距离是指人体、物体等接近带电体而不发生危险的安全可靠距离。如带电体与地面之间、带电体与带电体之间、带电体与人体之间、带电体与其他设施和设备之间,均应保持一定距离。通常,在配电线路和变配电装置附近工作时,应考虑线路安全距离、变配电装置安全距离、检修安全距离和操作安全距离等。(3) 安全载流量。导体的安全载流量是允许持续通过导体内部的电流量。持续通过导体的电流如果超过安全载流量,导体的发热将超过允许值,导致绝缘损坏,甚至引起漏电和发生火灾。因此,根据导体的安全载流量确定导体截面和选择设备是十分重要的。
4.1 正常工作条件下选择
选择的电器应满足正常运行情况下的要求。
1)额定电压的确定。电气设备所在的电网在运行时由于调压或负荷变化等因素,会超出电网的额定电压,因此所选的电气设备的最高工作电压不得低于电网的最高运行电压。所以,选择电气设备时,要参照电气设备的额定电压的1.1~1.15倍,然而电气设备所在电网的运行电压一般不能超过电网额定电压的1.15倍。所以在选择电气设备时,可按照电气设备的额定电压不低于电网额定电压的条件进行选择。
2)额定电流的确定。在额定环境温度下电气设备的额定电流,即是长期允许电流,应不小于各种运行方式下最大持续工作电流。
4.2 按短路状态时校验
选择电器后应按最大短路电流进行动稳定校验和热稳定校验。
1) 短路热稳定校验。电器中通过短路电流时,电气设备温度不能超过允许值,需满足热稳定条件。
2)动稳定校验。动稳定是电器通过短路电流时承受机械效应的能力,应满足动稳定需满足的条件。
4.3 断路器和隔离开关的选择
高压断路器和隔离开关是变电站电气主接线的重要开关电器。当线路或设备发生故障时,能够快速切除故障回路,保证剩余部分正常运行。
隔离开关与断路器相比较而言,额定电压、额定电流的选择以及短路动、热稳定校验的项目是相同的。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流,所以无需进行短路关合电流和开断电流的校验。此外,隔离开关的形式较多,按安装地点的不同,可分为户内式和户外式 ;按绝缘支柱的数目又可分为单、双和三柱式。由于隔离开关的形式对配电设备的布置等有很大影响,所以还要根据配电的设备特点、使用要求以及经济条件来确定。
4.4 电气设备型号选择结果
在对高压断路器和隔离开关的选择和校验时要按照上述方法,经计算得电气型号选择结果见表2。
5 母线的选择
母线是变电站重要组成部分之一。母线又称汇流排,是汇集电能及分配电能的重要设备。在变电所中有各种各样设备保护,包括线路保护、变压器保护、输电线路的纵联保护、母线保护等等。与其他主设备保护相比,对母线保护的要求更苛刻。母线保护的拒动及误动将造成严重的后果。母线保护误动将造成大面积停电 ;母线保护的拒动更为严重,可能造成电力设备的损坏及系统的瓦解。母线保护不但要能很好地区分区内故障和外部故障,还要确定哪条或哪段母线故障。由于母线影响到系统的稳定性,尽早发现并切除故障尤为重要。
在枢纽变电站,母线连接元件甚多。主要连接元件除出线单元之外,尚有电压互感器、电容器等。运行实践表明 :在众多的连接元件中,由于绝缘子的老化、污秽引起的闪路接地故障和雷击造成的短路故障次数甚多。另外,运行人员带地线合刀闸造成的母线短路故障也有发生。当变电站母线发生故障时,如不及时切除故障,将会损坏众多电力设备及破坏系统的稳定性,从而造成全厂或全变电站大停电,乃至全电力系统瓦解。因此,设置动作可靠、性能良好的母线保护,使之能迅速检测出母线故障所在并及时有选择性地切除故障是非常必要的。
变电站的汇流母线,短路水平高,影响范围大,因而需要保护快速作出反应,差动保护正好能充当这一角色,其原理简单,使用电气量单纯,保护范围明确,动作不需延时,能有效担当母线“保护神”。因为母线上唯一进出线路正常运行,有大小相等、相位相同的进出电流。母线差动保护基本原理,用简单的比喻,按收入、支出和平衡的原理来判断行动。如果母线出现故障,平衡将被破坏。有的保护采用比较电流是否平衡,有的保护采用比较电流相位是否一致,有的二者兼有,一旦判别出母线故障,保护动作元件立即启动,母线上的所有断路器断开。如果双母线并列运行,有的保护会有选择地跳开母联开关,所有故障母线的进出线路断路器都会跳开,以缩小停电范围。
在进行母线的选择时,要先根据前面计算得到的最大电流,计算查表得到其合适的母线类型,然后进行热稳定校验,得到母线的选择结果如表3所示。
6 结语
通过对接线形式的确定、主变的选择、短路计算、电气设备以及母线的选择,基本完成了变电站的电气主接线设计。这种设计在运用各种电力系统计算方法的基础上联系实际输电过程中出现的情况,所得结果在实际的输电中具有较高的实用性。
参考文献
[1]陈安源.220 k V变电站电压稳定与无功优化配置方法的研究[D].北京:华北电力大学,2011.
[2]王成山,魏海洋,肖峻,等.变电站选址定容两阶段优化规划方法[J].电力系统自动化,2005,29(4):62-66.
[3]Chenier R,Aubin Jacques.Economic benefit and risk evaluation of power transformer overloading[C]//IEEE Power Engineering Society Winter Meeting,2001.
[4]辛亮.国网典型设计220 k V输变电工程的工频磁场评估[D].上海:上海交通大学,2008.
[5]戴志勇.基于超短期负荷预测的变电站综合调压研究[D].重庆:重庆大学,2004.
[6]严浩军.变电站电压无功综合自动控制问题探讨[J].电网技术,2000,24(7):41-43.
[7]孔飘红.统一优化补偿型无功电力市场下无功功率辅助服务及其定价研究[D].成都:四川大学,2004.
[8]孔帅.变电站负荷聚类与综合负荷建模研究[D].长沙:长沙理工大学,2010.
[9]李培强.基于实际电网的负荷建模理论与方法研究[D].长沙:湖南大学,2004.
试论变电站电气主接线的设计问题 篇8
变电站是电力系统中接受分配电能, 控制电流流向, 调整电压大小的电力机构, 是供电系统中的重要组成部分。做好变电站电气主接线工作是保证变电站正常运行的关键, 其也影响着变电站运行的灵活性、经济合理性以及检修是否方便等方面, 因此, 科学合理设计变电站电气主接线, 全面分析影响因素, 正确处理各方面关系显得尤为重要。
1 变电站电气主接线的设计问题
变电站电气主接线的设计问题主要体现在以下五个方面, 一、认真考虑变电所在电力系统中的位置, 变电站在电力系统中的作用和地位是决定电气主接线的主要因素, 变电站具有较多分类, 功能存在较大差别, 在电力系统中的地位与作用不同, 对主接线连接的的经济性、可靠性以及灵活性都具有不同要求, 因而, 在电气主接线设计过程中, 需要认真考虑变电站的地位与功能, 以此为依据进行电气主接线设计[1]。二、充分考虑变电站近远期的发展规模, 在电气主接线设计过程中, 需要根据电力发展规划, 依照负荷大小, 增长速度, 地区网络情况等因素进行综合考虑, 以此来确定电气主接线的出线数, 连接电源数以及接线形式。三、仔细考虑变台数对电气主接线的影响, 变电站的变台数直接影响着电力的传输容量, 对主线的灵活性以及可靠性具有不同要求, 对电气主接线会产生直接影响。四、了解备用容量对电气主接线的影响, 备用容量是为了保证可靠供电的应急设施, 在设备检修、故障停运的情况下具有重要作用, 其容量大小以及数量不仅影响着主接线的接线形式还影响着主接线设计的安全性与可靠性。五、负荷分级以及出线数多少对电气主接线具有一定影响, 在此过程中需要注意备用电源的使用, 一级负荷需要设置两个独立的电源供电, 以保证在一个电源不工作后, 另一个电源能够继续工作, 保证设施能够正常运行, 以降低对主接线的影响。
2 变电站电气主接线设计策略
2.1 相关电气设备的应用
变电站电气主接线受到多种电气设备的影响, 其中需要应用的电器设备有隔离开关、母线、主变压器、断路器、跨条以及继电保护装置、电压互感器、电流互感器、避雷器等[2]。在变电站电气主接线设计过程中, 中间变电站与终端变电站两种功能的变电站是考虑的主要重点。下面进行详细的阐述。一、中间变电站, 中间变电站具有双重功能, 不仅具有母线上的交换功能, 还具有能够通过主变将电能分配给低压用户的降压分配功率功能, 中间变电站是终端变电站与中心变电站的中间环节, 其接线方式既不需要像中心变电站那样复杂, 又不能像终端变电站那样容易。二、终端变电站, 终端变电站即受端变电站, 此类变电站接近负荷中心, 一般分为两路进线, 主要通过两台主变电站将电能分配给低压用户的方式进行输送, 在此情况下, 主接线设计应当规范化、自动化、无人化、简单化, 以便能够保证供电的可靠性, 减少占地面积, 不仅如此, 在接线过程中还需要根据电气设备特点、电流以及电压的负荷性质、上级电网强弱等因素来确定接线方式, 以保证接线的准确合理性。
2.2 典型接线方式的运用
典型接线方式的运用是变电站电气主接线设计的主要策略之一, 以中间变电站与终端变电站为例, 通过对二者的分析比较, 详细阐述典型接线方式的运用。中间变电器常用的接线方式有四种, 一、单母线连接, 单母线连接即由变压器回路、线路以及一组汇流母线连接而成的电气连接方式, 是较为常用的一种方式。二、单母线分段接线, 这是一种采用断路器或者隔离开关将单母线分段的接线方式。三、四角形接线, 四角形接线是采用多个断路器与隔离开关进行接线的一种方式。四、内桥接线外加跨条是指利用跨条电气设备辅助接线的一种接线方式。终端变电站的接线方式则有三种, 一、线路变压器主接线, 二、外桥接线, 三、内桥接线, 桥形接线是指利用一台断电器与两个隔离开关组成的桥形接线方式, 在终端变电站中主要采用桥形接线方式具有较好的接线效果, 能够保证设备运行的可靠性。由以上内容可知, 中间变电站接线方式较多, 接线过程较为复杂, 能够发挥出中间变电站的重要作用, 保证电力系统的安全可靠。终端变电站的接线方式相对较少, 接线较为容易, 接线设计也较为简单。
2.3 配电装置的选型
配电装置的选型十分重要, 是电气主接线设计的关键因素。当前, 配电装置的选型主要分为两种, 一、屋内布置, 屋内布置包括sf6全封闭组合电气布置、断路器小车屋内布置, 普通电器安装屋内布置等, 其运行维护较好, 占地面积小, 投资相对较大, 适用于城市中心、用地紧张、城郊以及污染严重的地方[3]。二、屋外布置, 屋外布置分为屋外高型布置、屋外半高型布置以及屋外中型布置, 其主要适用于农村与县城, 屋外布置具有一定优势, 首先, 母线下不布置任何电气设备, 设备布置清晰, 不易产生误操作。其次, 运行可靠, 维修与施工容易, 最后, 经济合理, 投资少, 造价低。由此可见, 做好配电装置的选型工作是科学合理设计变电站电气主接线的基础。
3 总结
综上所述, 变电站主接线设计关系到电力系统运行的安全性与可靠性, 科学合理设计变电站主接线方式十分重要, 通过分析主接线设计中的问题, 满足其基本需求, 研究主接线变电策略有助于保证电气主接线的有效性, 确保电力系统的安全性, 实现整个电力行业的良好发展, 同时推动我国经济建设的顺利进行。
参考文献
[1]韩肖清, 冯福旺.基于关联矩阵的电气主接线的可靠性分析[J].山西电力, 2015 (02) .
[2]王卫华, 俞正.交流特高压变电站110k V设备选择及布置研究[J].电力勘测设计, 2013 (04) .
主接线设计 篇9
本文中的主接线盒和中性点接线盒主要适用于国内中小型三相同步电机，电机冷却器采用上置式，即冷却方式为IC81W，接线盒一般为厂内自制。
主接线盒是电机动力源(针对同步电动机)或输出功率(针对中性点接线盒)的接口。中性点接线盒是用于保护电机的接口，两者都属于高压接线盒。随着电机技术的发展，电机附带的接线盒不再是仅仅用户接线，而是将电机的部分保护设备也安装在接线盒内，提高电机在同行内的优越性。自制的主接线盒和中性点接线盒一般采用钢板焊接结构，由接线盒座、密封垫、出线板(层压板材质)，出线母排、出线母排夹紧装置、电流互感器(用户特殊要求)、电压互感器(用户特殊要求)、避雷器(用户特殊要求)、加热器(用户特殊要求)、接线盒盖、接地柱、接地牌、出线板组成。
2 主接线盒和中性点接线盒的设计原则
根据电机的外形图，确定主、中性点接线盒的大致外形尺寸，外形尺寸的确定要兼顾以下几条：
2.1 接线盒不能太靠机座上方和端部。靠上容易造成接线盒与冷却器干涉，太靠机座端部容易与机座端板干涉。
2.2 在空间允许的条件下，考虑到6kV级和10k V级的通用性，接线盒内的最小电气间隙≥120mm，爬电距离≥160mm。
2.3 避免主接线盒与冷却器进、出水口位于电机的同侧。
2.4 以下介绍接线盒各个部件的设计原则。
2.4.1 接线盒座。同步电机用的主接线盒和中性点接线盒都是普通型(非防爆)，接线盒座一般都采用钢板焊接而成。一般接线盒内安装的东西较少，选用较薄的钢板即可。 (1) 与机座连接的法兰框板材厚度一般选6mm～10mm，法兰框承载整个接线盒的重量，接线盒尺寸小时可选用较薄的板材，接线盒规格较大时选用较厚的板材。法兰上需要加工相应光孔，将接线盒固定在机座上。 (2) 接线盒座内需要在腔内焊接一定的三角板筋，用于加强接线盒的强度。 (3) 接线盒座的顶板和侧板一般选用5mm～8mm的钢板，主要取决于接线盒内安装部件的重量，保证部件安装后接线盒不会由于部件的自重发生变形即可。板材选择过厚，会增大整个接线盒的重量，而且显得笨重。且在顶板上需要焊接两个吊环便于接线盒的拆装。 (4) 接线盒座中需要焊接安装夹紧装置的支架，支架一般采用5mm扁钢弯成或焊成，支架的尺寸需要根据夹紧装置的总高度选择，尽量借用以前用过的，支架的总高一般比夹紧装置的总高高5mm，宽度比夹紧装置宽4mm～6mm。支架的数量取决于出线母排的长度，出线母排较长时，一般放两组4个，具体布置见后续出线母排部分的介绍。 (5) 接线盒座的前端法兰框一般选用8mm～10mm的钢板，法兰框上一般加工M8-6H或M10-6H的螺纹孔。 (6) 接线盒座内必须焊接接地柱，接地柱一般选用通用件焊接于正视于接线盒时右手侧的左下方。 (7) 接线盒座的底板一般选用6mm～8mm的钢板，底板上需要加工螺纹孔以固定出线板，如果太薄，加工的螺纹孔螺牙过少，连接不可靠，且容易损伤。一般底板上加工M6-6H或M8-6H的螺孔。
接线盒座上所有的孔必须在焊接完成后加工，不允许加工后再焊接，否则会造成焊接后孔移位，无法装配。接线盒座设计时应棱角分明，大方美观。
2.4.2 接线盒盖。接线盒盖如无特殊要求，均由5mm厚的钢板上焊吊环组成，盒盖上需要加工与盒座对应的光孔，将其固定在接线盒上。接线盒盖的尺寸迎合相应的接线盒外形尺寸一致。
2.4.3 绝缘出线板。出线板用10mm厚的层压板3240制成，外形尺寸和机座上的接线盒座板相同。出线板周边钻有和接线盒座板相应的光孔，板中间开有定子电缆的出线孔，孔分为3组，每组孔数量根据定子每相的出线电缆根数确定。孔的正下方刻有U1、V1、W1(主接线盒用)和U2、V2、W2(中性点接线盒用)永久性标记，便于用户接线时确认相序。
2.4.4 密封垫。用于绝缘或密封。一般用橡胶板3/XH-21制成，采用法兰结构形式，周边钻有相应的光孔，大小与密封或绝缘处的平面尺寸相同，当尺寸较大时允许以燕尾槽的形式拼接而成，机座接线盒座板与定子出线板之间垫一层，出线板和接线盒之间垫一层，接线盒盖和接线盒之间垫一层，出线底板和接线盒之间垫一层。
2.4.5 橡皮线套。安装在绝缘出线板中间的出线孔处，用于保护定子出线电缆，一般用橡胶XH-21制成。根据电子电缆的直径选择不同规格的橡皮线套。橡皮线套可进行通用化设计，如有特殊规格时可参考结构进行类比设计。
2.4.6 接线头。标准件，装在定子电缆端部，用于与出线母排连接。
2.4.7 夹紧装置。一般由层压板3240制成，分为上下两部分，两部分之间开有方槽，两部分用较长的螺栓把合到一块，用于将出线母排固定在接线盒内，夹紧装置装在接线盒座内的支架上，夹紧装置的总长一般比接线盒座的内腔尺寸小3mm～5mm，总高比支架低5mm，保证夹紧装置能装在接线盒座内。夹紧装置的数量取决于出线母排的长短，当出线母排尺寸较大时需要两组夹紧装置，否则，只需要一组。
2.4.8 出线母排。接线盒中的出线母排一般采用铜母线TMR或TMY，便于折弯。铜排截面积的大小根据定子相电流的大小确定，一般出线母排的载流量≤3A/mm2，铜排要按GB/T5585.1中规定的规格选取，特殊规格原则上不允许采用。铜母线折弯成型后(一般折成“Γ”形)，在外端需包扎云母带，云母带单边厚度不小于2mm，增大相间的爬电距离。云母带包扎完成后需在最外层刷绝缘漆，以增强母排的绝缘性能。折成“Γ”形的铜排两端要预留一定的长度不包绝缘，但需要镀银处理，用于和用户接线。
2.4.9 接地牌。用铆钉铆于接地柱附近，标记接线盒接地位置，材质一般为不锈钢，每个接线盒必须有一个接地牌。
2.4.1 0 底部出线板。用户电缆线引出口，一般在出线底板上用户钻孔后将电缆接入接线盒，考虑到涡流效应，出线板用不锈钢或层压板制成，出线板和接线盒之间需垫一层密封垫。
2.4.1 1 紧固件。除安装紧固件外，涉及导电的紧固件必须用铜螺栓、铜螺母和镀银垫圈。
2.4.1 2 接线盒的包装。主、中性点接线盒发货时一般都要从电机上拆下来单独包装。一般采用木箱包装，每个接线盒一个包装箱，接线盒在包装箱内牢固，四周塞满弹性缓冲物，不允许在运输过程中晃动，以免造成接线盒的损伤。典型的主接线盒(图1)和中性点接线盒(图2)示意图见下：
以上简要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒最基本的设计原则，各企业可结合各自的实际情况参考设计。
摘要：本文主要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒的用途、结构及基本设计原则。
关键词：三相同步电机,主接线盒,中性点接线盒,电气间隙,爬电距离
参考文献
[1]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社, 2000.
[2]汤蕰璆.电机学[M].北京:机械工业出版社, 2012:129.
[3]GB/T1993-1993旋转电机冷却方法[S].北京:中国标准出版社, 1993.
[4]GB/T4706-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分:通用要求》[S].北京:中国标准出版社, 2005.
主接线设计 篇10
勐野江水电站位于云南省普洱市江城哈尼族彝族自治县和宁洱哈尼族彝族自治县的两县界河上。电站采用混合式开发,以发电为主。电站枢纽工程由混凝土面板堆石坝、引水系统、地面厂房及户外GIS开关站等组成。
勐野江水电站装机规模68 MW,多年平均发电量为3.072×108k W·h,以一回220 k V出线经石门坎水电站,送墨江500 k V变电所。
2 电气主接线
根据电站的装机容量及其在电力系统中的地位和作用,考虑到电站的出线电压及回路数,勐野江水电站可以采用的主接线形式主要有以下几种:联合单元(两个单元接线高压侧联合)+线路组接线、发变组单元接线+不完全单母线接线(出线不设断路器)、发变组单元接线+单母线接线。
a)方案一:联合单元+线路组接线。发电机-变压器采用一机一变单元接线,在高压侧联合后,以一回220 k V线路直接送出,出线设1台断路器。本方案220k V侧仅设置1个断路器间隔,减少了高压断路器数量及主变压器至开关站的进线回路数,设备投资最低;1台变压器检修或故障,需经倒闸操作后另1台才能送出全厂50%的容量;出线断路器故障或检修将导致全部机组停运;
b)方案二:发变组单元接线+不完全单母线接线(出线不设断路器)。发电机-变压器采用一机一变单元接线,220 k V电压等级2个进线间隔均设置断路器,出线间隔不设断路器,设备投资居中。任1台断路器检修或故障、变压器故障或检修均不会造成全厂停电,只影响1台机组发电;
c)方案三:发变组单元接线+单母线接线。发电机-变压器采用一机一变单元接线,220 k V电压等级采用单母线接线。本方案高压侧设置3台断路器,设备投资最高;但任一台进线断路器检修或故障、变压器故障或检修均不会造成全厂停电,只影响1台机组发电;出线断路器故障或检修将导致全厂停电,所有机组容量均不能送出。
考虑到本电站的装机容量、地理位置、机组参数,国内机电设备制造水平以及现场的运输条件,确定主变压器、GIS等均采用国产设备,以及断路器非计划停运时间为150 h计算因设备故障所造成的经济损失。
方案一1台主变压器故障或检修,通过倒闸操作后,另1台机组仍可继续投入运行,但是,考虑到系统的稳定性,减少对系统的冲击和扰动,即使故障能够在短时间内修复,也不会被允许立即并入系统,会造成电站电能送出受阻。如果按照停电后至并网的时间间隔为24 h和云南省水电上网电价0.215元/(k W·h)计算,将会损失24×0.215×68 000=35.09×104元;联合单元+线路组接线方式,因出线断路器故障造成的经济损失约为150×0.215×68 000=219.30×104元。
总之,方案一因变压器或出线断路器故障所造成的停电经济损失为254.39×104元。
方案二较方案一因故障停运期间的经济损失约少144.74×104元,与增加1个220 k V GIS断路器间隔的投资相比,少35.26×104元。
方案三与方案二相比,设备投资约高180×104元;方案三在出线断路器故障或检修情况下均会造成全厂停电,所造成的电能不能送出的经济损失约为219.30×104元,比方案二高出109.65×104元。
勐野江水电站总装机68 MW,是1座中型电站。虽然发变组单元接线+不完全单母线接线(出线不设断路器)比联合单元+线路组接线,设备投资高约180×104元左右,但是在1台断路器故障或检修情况下,电站均能够送出全厂50%的电能,由于停电所造成的经济损失较小,比联合单元+线路组接线方式低约144.74×104元,而且运行可靠性高、灵活性好;相比发变组单元接线+单母线接线方式,省了1个断路器间隔的投资,而且不存在出线断路器检修的情况,设备投资及停电损失可节约289.65×104元。
3 220 k V开关站布置形式和经济比较
对220 k V电气设备的选型和布置,应结合电站地形条件、枢纽布置、设备性能、运行维护以及经济合理性等统一考虑,针对户外GIS、户内GIS、户外敞开式三种布置方案进行了经济技术比较。
a)方案一:户外GIS方案。
220 k V GIS开关站(包括220 k V GIS、出线设备和出线构架)布置在主变开关楼楼顶,GIS通过位于母线电缆层的管道母线与位于主变开关楼内的主变压器高压套管相连。
与户外敞开式开关站相比,GIS开关站有其自身的特点,即可靠性高,布置紧凑,节约占地面积,减少开挖或回填量。就勐野江水电站来说,可以充分利用主变开关楼楼顶的面积,比布置48×58 m2的敞开式开关站可节省土建投资约286.05×104元。
与室内GIS方案相比,户外GIS方案可以和出线场实现“紧凑型”布置在1个平台上,省去了建设GIS室的土建费用约253.91×104元和购买桥机及其他设备的费用约25×104元,而且,如果采用室内GIS方案,位于主变开关楼顶的出线场距地约30 m,出线塔架距地约50 m,安装比较困难;
b)方案二:户内GIS方案。
220 k V GIS设备布置在主变开关楼的GIS室内,220 k V出线场设备布置在主变开关楼顶。GIS设备向下通过管道母线与布置在主变开关楼主变压器室(与安装场同高程)内的主变压器高压套管相连,向上与布置在主变开关楼顶的高压出线套管相连。
户内GIS方案,受环境影响小,运行可靠性高,但是需要建设GIS室,配置桥机、消防、及通风空调等设备,由于GIS室较高,如果出线场布置在GIS楼顶,距地约30 m,出线场设备吊装较麻烦,如果布置在其他地方,则会增加管道母线的长度,与方案一相比将增加投资277.91×104元;
c)方案三:户外敞开式方案。
户外敞开式开关站有其独特的特点,可以有效降低机电设备造价,节省工程投资。但由于断路器、隔离开关、CT、PT、母线等都暴露在空气中,运行可靠性较低,维护工作量较大。对于本电站而言,如果采用敞开式布置方式,开关站尺寸为48×58 m2。由于电站厂房区域离河岸只有20 m左右,而且会受到下游龙马电站回水的影响,在厂房附近布置敞开式开关站难度极大,只能在其他地方选址建设。就本电站而言,只有在厂区左侧距离大约200 m的地方,有一面积不大、坡度较缓的区域,具有建设敞开式开关站的可能性,而建设48×58 m2的敞开式开关站比在主变开关楼顶布置户外GIS开关站,需增加土建投资约286.05×104元;由于远离厂房,还会增加高压电缆长度1 500 m,增加电缆投资约237×104元,而且会降低电站的运行可靠性。
由上可知,户外敞开式开关站需大量挖填土石方,且可靠性低,运行维护工作量大,不利于电站将来向“无人值班”过渡。而GIS开关站布置紧凑,设备运行维护工作量小,可以减轻企业负担,降低发电成本,有利于市场竞争。这也是国内已建和在建水电站中开关站在场地条件较差的情况下大多采用GIS设备的主要原因。
与户内GIS开关站相比,采用主变开关楼顶布置户外GIS开关站的方案,既节省了建设GIS开关室的土建费用约253.91×104元,又节省了桥机、消防、通风空调等设备的投资约25×104元。因此本阶段推荐采用在主变开关楼顶布置户外GIS开关站的方案。
根据江城县气象站多年实测资料统计显示,勐野江水电站附近区域冬无严寒,夏无酷暑,其多年平均气温18.3℃,极端最高气温34.5℃,极端最低气温-0.7℃,多年平均降水量2 251 mm,平均降水日数达210天,最大一日降水为250 mm,降水主要集中在5月至10月,该段时间降水量占全年86%左右;多年平均蒸发量1 421 mm,多年平均风速1.03 m/s,多年平均相对湿度为84.7%。以上气象条件符合布置户外GIS开关站的要求。基于以上原因,推荐选用户外GIS方案。
4 结语
针对以上方案,勐野江水电公司邀请设计、专家和公司领导召开了专题会议,对方案进行了认真比选和研究。经综合比较分析,就“保障电力系统的稳定和安全以及供电的连续性”,以及“保障电站安全、可靠、连续运行,充分发挥电站作用和取得尽可能多的经济效益”两个方面,推荐方案二:发变组单元接线+不完全单母线接线(出线不设断路器)为主接线方式。
