竹山电站电气主接线方案设计

柯贤安

（安康市水利水电土木建筑勘测设计院 陕西 安康 725000）

电气主接线主要是指在发电厂、变电所、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，其连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。

1 电气主接线要求

对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。

电气主接线方案一般需要满足以下几点要求：

(1)可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

(2)灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便地从初期建设到最终接线，尽量使一次和二次设备装置所需的改造最小。

(3)经济性：主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，简化控制和保护辅助设施，节省投资。

2 工程概况

竹山电站厂区位于宁陕县江口回族镇境内，厂房距下游金川镇约4km，是旬河宁陕段水能梯级电站规划的第3级电站。电站装机三台，总容量（2×2000+800）kW，多年平均发电量1466万kW·h。沙坪街～金川镇县级公路自电站附近通过，经沙坪街与210国道相接，本站厂房距地方电网沙坪35kV变电站约5.5km，电站交通、上网条件优越，建成后将并网运行。由于电网10kV网线已覆盖金川镇及所辖乡、村，电站近区也无大的工业负荷。因此，电站不考虑近区供电，仅设一回35KV出线与系统联网。

经与业主协商，初步拟定本站接入系统方式为：竹山电站35kV出线，电站架设5.5kM并网专线，将电能输送到沙坪35kV变电站，由变电站35kV母线并入系统。

3 主接线方案选择

竹山电站属小型水电站，其系统接线较为简单，回路数较少且负荷较小，因此，电气主接线主要考虑采用线路和变压器直接相连或是单母线分段接线，该两种接线方式断路器少，接线简单，事故影响范围小，运行可靠灵活，继电保护较简单且造价低。

竹山电站初拟电气主接线方式为：发电机出口电压6.3kV，升压至35kV，以一回出线与系统并网。考虑到主变压器投入的台数区别，设计时考虑以下三种方案进行比选。

方案一：仅安装单台变压器。具体接线采用单母线、单台变压器接线；35kV侧采用变压器～线路组结线。该接线方式简单、经济、便于布置，但主变空载损耗大（枯水期、小容量时），并且没有备用，安全系数不高。

方案二：安装两台等容量变压器。具体接线方式为6kV侧采用单母线接线，后经两台等容量变压器升压至35kV，接入系统。该接线运行灵活、可靠，但设备投资明显增大，变电站面积较大，不太经济。

方案三：考虑了电站两大一小的装机组合，为了便于枯水期发电，小机组采用发～变组接线，两台大机组采用单母线接线，共设两台变压器，升压至35kV，接入系统。该方案运行灵活、可靠，简化了二次保护，便于运行，但设备投资较大。

表1 三种方案经济技术参数比选

根据电站装机规模和两大一小的装机方案，结合电站运行方式及电站场址处地形、地势情况，本阶段设计主接线推荐采用方案三。详细设计为：两台2000kW机组发电机出口采用单母线接线，经一台5000kVA主变压器升压至35kV。800kW机组与一台1000kVA变压器组成发～变组单元，升压至35kV，35kV升高电压侧为单母线接线，全站电能经一回出线并入系统。

4 电气设备的布置

对于小型电站，一般机组控制保护屏、励磁屏、主变控制保护屏、低压屏等均采用机旁先帝布置，以充分利用空间，节约厂房土建面积。竹山电站主厂房安装三台卧式水轮发电机组，每台机组上游侧布置三面机旁屏。副厂房布置在主厂房上游侧，宽度5.5m，长度与主厂房相同。副厂房分高压开关室、控制室、油处理室等。高压开关室安装高压开关柜及励磁设备，中控室安装微机监控设备、保护测控屏柜、直流及厂用屏柜等。

本站35kV升压站布置在电站副厂房后，因现场地势原因，为减少投资，升压站架构呈“L”型布置，高程673.3m。变电站设备采用户外中型布置，站内安装两台主变压器、两台厂变及35kV配电设备，站内设5个配电间隔，间隔架构由φ300等径混凝土杆和钢梁配成，以一回35kV出线送入电网。

厂用电取自大机组发电机汇流母线，在6.3kV母线上设置160kVA厂变一台，在35kV母线上设一台等容量备用厂变，两电源自动切换，以保证厂用电源的可靠性。因坝区离厂区较远，而且用电负荷较小，坝区用电按就近接入考虑。

5 结语

在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5年～10年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。文中从主变压器的台数选定角度对竹山电站的主接线方式进行了方案比选，兼顾水电站在枯水、小容量季节的电损耗，选定“一大一小”两台变压器的方案，单母线接线，一回出线并入系统，在考虑降低投资的同时兼顾了电力系统运行的可靠性，灵活性，保障了正常的生产、生活。陕西水利