水电厂发变用电系统电气接线的优化

摘 要：优秀水电厂发电、变电和用电系统的电气接线可以将水电厂发电的生产安全大大提高，同时也可以将水电厂的经济效益提高，在对电气设备进行接线的时候要尽量做到经济灵活、安全可靠。文章以某水电厂为例，对该水电厂发电、变电和用电系统电气接线优化前后方案进行描述、分析和对比，表明电气接线好坏对整个水电厂的经济和安全可靠运行有非常大的影响。该优化方案对于其他类似的水电厂发电、变电和用电系统的电气接线优化和设计，在一定程度上有借鉴价值。

关键词：发变用电系统；电气接线；优化设计

随着我们国家的经济快速发展，相关的工业建设也在不断迅速发展，同时对于变电站的容量、供电的可靠性、电能的质量以及技术的经济性提出了非常高的要求。所以现在变电站电气的接线方式非常灵活和复杂，运行的方式也是不断变化。水电厂的发电、变电和用电系统的电气接线是整个水电厂的发电和变电以及水电厂厂用电的系统连接形式，是整个水电厂的电气设备运行、投资和维护非常重要的部分。电气接线系统的优化与整个水电厂的经济效益以及综合运行的状态有很大的关系。本篇文章主要根据某一个水电厂发电、变电以及用电系统的电气接线，将其优化之前和优化之后的状态进行分析和对比。

1 电气接线的方式设计要求

电气接线方式是整个电力系统主要的一次设备，比如高压母线、电力变压器、隔离开关、断路器以及供电线路等高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电气设备在连接的时候要满足下面几点最基本的要求：经济、灵活、可靠、安全。

1.1 经济性

电气的接线要在满足所有技术要求前提下，保证接线的运行和投资费用非常经济。

1.2 灵活性

电气接线要能够适应各种各样运行方式要求，将满足所有质量要求电能给用户，同时要方便扩建。

1.3 可靠性

电气接线要能够按照电力的系统以及用电的用户需求，确保供电的系统电能质量安全、可靠，要分别按照各种类别的负荷重要性的程度，再将相应的接线方式安排好。

1.4 安全性

电气接线一定要能够保证运行人员以及相关设备安全，同时要确保与之相关的检修和维护工作能够安全进行下去。

2 水电厂电气的接线优化之后的设计

水电厂电气的接线优化之后的设计（如图1所示），通常情况下，装机超过四台的发电厂，适合用两台的主变压器。所以将原先发变组的单元接线的形式，设计优化为现在将单元的接线方式扩大。主要优化如下：将1号和4号发电机出口再接一段10kV母线（10kVⅠM），该10kV母线经过1B升压之后连接至110kVⅠM；将2号和3号发电机出口再接上一段10kV母线（10kVⅡM），经过2B的升压之后连接至110kVⅡM。将两段110kV母线和两段10kV母线之间分别设置110和607联络断路器。设计时要尽量避免主变压器在运行的过程中负载率比20%低比80%高，与该水电厂的日常发电工作相结合，所以1B和2B的主变容量都是按照2台的发电机总功率1.5倍进行设计。该水电厂厂用电由发电机和电网混合起来进行供电，其中400V的Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段厂用电母线分别由高压侧接至10kVⅠM上的44B和41B，以及高压侧接至10kVⅡM上的43B经过降压之后供电，400VⅠ段与400VⅡ段和Ⅲ段之间分别设置有两个联络断路器，因此三段母线之间可以进行分段的处理，也可以联络起来运行。与此同时，10kVⅠM和10kVⅡM母线分别通过608断路器和609断路器给发电厂大坝内设备进行供电。因为到水库大坝的两回10kV线路专门供应大坝内生产设备器件用电，其经过的区域都是属于少雷区域，故障和自然灾害也比较少，所以就暂时没有考虑要在该地方设置电抗器或者是隔离变压器。

3 优化前后的分析比较

将水电厂发电、变电和用电系统的电气接线现在的方案和之前的方案进行对比，能够发现优化之后的方案具有较强的优势。

3.1 优化之后的方案更加简洁，相关的电气设备减少

通过对优化之后的方案进行分析发现，优化之后的方案相比较于之前的方案变得更加简洁，主要是厂用电变压器、主变压器、发电机房至变压器的10kV母线、电流的互感器以及二次保护、400V断路器、110kV断路器、10kV开关柜以及一些其他的塔架、电缆等电气设备减少。优化之后相关的电气设备大大减少，整个电气接线系统简洁方便，相关操作人员操作的时候更加方便、易学，在运行的过程中出现故障的情况会大大降低，并且一旦出现状况之后，检修和维护的措施也是非常简单方便。

3.2 优化之后的方案运行起来更加灵活方便

方案优化之前，无论什么发变组的单元回路上面任何一个电气设备在进行故障维护或者检修的时候，整个发变组单元都会停止运作或者是退出。所以优化方案里面的1B和2B的回路相互为备用的设备，只要其中有一个变压器的回路各个电气设备出现故障或者是进行检修的时候，都可以用两段10kV和两段110kV的母线进行联络运行，保证4台发电机最大程度向电网输送稳定的电能，保证其发电的可靠性和连续性。

3.3 优化之后的方案更加具有经济性

优化之后的方案相比较于之前的方案，相关的电气设备明显减少，降低了电气设备运输、购置和安装的费用，同时将变压器的总耗损功率减少，使得设备的利用率大大提高。并且节约了相关设备在后期运行检修以及维护方面的费用，所以优化之后的方案相比较于之前的方案具有更高的经济性。

3.4 优化之后的方案更加安全可靠

无论什么设备都具有使用寿命以及一定的故障发生率，优化之后的方案相比较原先的方案减少了电气设备，同时也将系统故障点相应的减少。除此以外，优化方案中10kV、110kV母线以及主变压器都具有冗余的配置，给相关的电气设备维护试验和维修保养提供了很大的方便，将水电厂的一次主回路简化，可大大提高水电厂的运行安全性。

4 结束语

文章通过对一个水电厂电气接线系统优化前后的情况进行对比。结果发现水电厂没有经过优化之前的电气接线系统虽然能够保证正常的工作运行，但是没有很高的经济效益，并且其安全和可靠性不是很强。经过优化之后，该电厂的运行安全、经济、灵活且可靠，整个水电厂的经济效益之所以会大大升高，是因为设备的减少使得成本减低，并且运行速度变快使得生产的效益提高，最终使得整个水电厂的经济效益大大提升。因此水电厂电气接线系统的优化方案，有很好的借鉴作用和推广的价值。

参考文献

[1]李全伟.水电厂发变用电系统电气接线的优化[J].科技资讯，2013，3：112.

[2]吕梁.电力系统电气接线方式分析[J].科技视界，2013，22：131-134.

作者简介：朱海（1985，5-），男，汉族，重庆合川人，本科学历，工程师，长江电力向家坝电厂，研究方向：水电厂厂用电系统维护与检修。