大型发电厂电气主接线优化方案的探讨

王彦龙

摘 要：电气主接线是大型发电厂中的核心电气网络，其直接影响到大型发电厂配电水平，进而影响到国民经济的发展。因此，该文主要分析了电气主接线的设计要求和基本原则，并通过分析某大型发电厂的电气主接线设计方案，总结了存在于电气主接线设计中的普遍问题。最后，进一步探讨了大型发电厂电气主接线设计方案的优化。

关键词：大型发电厂 电气主接线 优化方案 分析

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0061-02

在大型电厂中，将各种电气设备，如变压器、发电机、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆以及相关线路等按照一定的要求和顺序连接在一起形成的最终网络为电气主接线。其作用主要是为了完成电能的输送和分配，将强电流和高电压按照一定的顺序传输到特定的设备中。因此，对于大型发电厂而言，电气主接线对发电厂的稳定安全运营具有不可替代的价值与作用，是发电厂的电气主系统网络。鉴于此，该文对大型发电厂电气主接线优化方案的探讨具有重要的实际价值。

1 电气主接线设计的基本要求

1.1 保证必要的供电可靠性

作为电力系统发电的起始点，发电厂电气主接线设计的可靠性直接影响到电力系统发电后续环节的稳定运行，因此为了保证电气主接线设计的供电可靠性，要加强对相关元件的质量和运行状态检测。在判断电气主接线设计可靠性的过程中可以通过以下检测方式衡量：（1）在不中断供电的基础上完成对断路器故障的检修；（2）在保证对重要用户供电的基础上，在有限的停运时间里是否可以完成对线路故障或母线故障等问题的及时检修；（3）分析变电站和发电厂全部停运的可能性；（4）按照标准的电气主接线可靠性设计准则检测大机组超高压主接线的可靠性[1]。

1.2 具有运行、维护的灵活性和便捷性

为了适应发电厂复杂的内部环境和多样化的设备结构，在设计电气主接线的过程中要保证一定的灵活性，从而提高对突发故障的应对和处理能力，即在设计过程中要注意线路连接方式转换的灵活性和便捷性设计，当某一元件或多个元件出现故障问题需要检修时，可以通过对相关线路的调度，在不中断供电的基础上快速简洁的完成故障元件的检修。因此，综上所述，电气主接线灵活性设计就是指接线方案要满足各种运行方式和检修维护等方面的要求，并能够灵活地进行运行方式的转换，而便捷性设计则是指操作时简单，安全，不易发生失误操作等现象[2]。

1.3 经济性

电气主接线经济性设计主要是指在满足需求的基础上，降低安装费、设备费和土建费等多个方面的费用投入。其次，在保证低投资的基础上，有效控制设备折旧费、电能损耗费和检修维护费等运行费用。

2 某大型发电厂电气主接线设计方案分析

2.1 电气主接线设计方案内容

一个占地面积为4 8 000 m2的大型发电厂，采用了以3 2接线方式为主的电气主接线设计方案，其中3 2接线方式是指3台串联的断路器在2组母线间完成跨接，形成的两个回路均与中间断路器的双母线相连接。电网与发电机组的连接主要是通过22 kV线路和550 kV线路，即当主变升压以后，发电机可以直接进入到500 kV的线路环境当中，具体的接线方式如图1所示[3]。

2.2 电气主接线设计方案的优势和不足

以3 2接线方式为主的电气主接线设计具备较好的灵活性和可靠性，即串联的3台断路器在运行过程中不会影响彼此的工作状态，当某一台断路器发生故障以后，可以在不影响其它回路的基础上完成对故障设备的检修。其次，隔离开关仅仅与设备检修相关，不以操作电器的形式存在与线路结构当中，从而降低了误操作发生的概率。在进线功率和出线功率十分接近的情况下，即使两组母线同时发生故障，仍可以保证功率的持续输送。由此可见，这种设计方案的灵活性和可靠性较高。然而，这种电气主接线设计方案也存在一系列问题，具体内容如下：

首先，双母线连接方式与单母线连接方式相比结构较为复杂，在加设保护措施的过程中会形成一些死区和重叠区，从而降低了线路保护的有效性。其次，当一台断路器出现故障停运以后，其它两台断路器很容易出现拒动的误操作行为，从而使断路器故障进一步加剧，致使发电厂不得不处于大面积停电状态，这对于电网系统运行的破坏力是无法估量的。此外，3 2接线设计方案中需要使用较多的设备，继电保护装置十分复杂，因此经济性较差[4]。

3 某大型发电厂电气主接线设计方案的优化

3.1 优化后的电气主接线设计方案

考虑到上述设计方案中存在的不足，该文提出了新的设计思路，即以1 2连接方式为主的电气主接线设计方案。其优化目标主要是提高电气主接线设计的便捷性、经济性和可靠性。1 2接线方式是以双母线双断路器结构为原型，在其基础上实施的优化和改造，1 2 接线方式仍是以3台断路器为主要线路控制设备，按照控制对象的不同将断路器分为控制发变机组的1台断路器和控制系统线路的2台断路器，其方式中不存在旁路和母线连接等结构，从而提高了线路设计的便捷性和可靠性[5]。

3.2 电气主接线设计方案的优势

首先，采用1 2接线方式可以提高电气主系统设计的经济性和便捷性，有效预防发电机组可能产生的非全相运行故障问题。在保护线路结构的过程中只需要通过简单的继电保护回路，便可以提高保护动过的有效性和可靠性，避免出现“和电流”等现象。其次，1 2 接线方式中不存在中间断路器结构，从而简化了各种回路的接线方式和操作程序，避免出现误操作等故障问题。此外，配电装置的简化克服了3 2接线方式存在的弊端，降低了二次回路发生故障的可能性，进一步增强了电气主接线设计方案的灵活性和可靠性[6]。

3.3 电气主接线设计方案的进步空间

1 2接线方式以双母线接线方式为基础，因此仍然存留了双母线接线方式中存在的问题，例如线路结构中一段母线出现故障以后，会使母线作用的回路中断供电，进而影响到机组的稳定运行和电力系统的输配电效率。

4 结论

综上所述，作为电网系统中的重要组成部分，电气主接线设计要遵循可靠性，灵活性和经济性等基本要求，同时还要考虑到线路连接的便捷性和可扩展性等。通过优化某大型发电厂电气主接线设计方案，进一步强调了电气主接线设计的基本原则，即在满足应用需求的同时，适当调整线路连接方式，简化配电装置。

参考文献

[1] 陈尚发.大型发电厂电气主接线优化方案的研究[J]. 电力建设，2006（8）：23-26，36.

[2] 王火灶.基于大型发电厂电气主接线优化方案的可行性探究[J].中国电业：技术版，2013（3）：66-69.

[3] 邵左平，余世敏.大型发电厂电气主接线设计方案探讨[J].吉林电力，2008（3）：37-39.

[4] 文亮.试论大型发电厂电气主接线优化方案[J].电子世界，2014（12）：264.

[5] 刘慧琳.大型灯泡贯流式机組水力发电厂接入系统与电气主接线的选择研究[D].广西大学，2012.

[6] 丁建华.公共建筑绿色改造方案设计评价研究[D].哈尔滨工业大学，2013.