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摘 要：优秀的水电厂发、变、用电系统电气接线能提高水电厂发电生产的安全、经济性，其接线应做到安全可靠、经济灵活。本文将以作者曾供职的某水电厂为例，通过对其发、变、用电系统电气接线方案优化前后的阐述、比较和分析，证明电气接线的优劣对水电厂安全可靠、经济灵活运行有重要作用。该优化方案对类似水电厂发、变、用电系统电气接线的设计和优化，具有一定的借鉴或推广价值。
关键词：水电厂 发变用电系统 电气接线 优化
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0112-01
水电厂发、变、用电系统电气接线是水电厂发电、变电和厂用电电气一次系统连接方式，是水电厂电气设备投资、运行维护的重要组成部分。其优化程度的高低将影响到整个水电厂综合运行状态和整体经济效益。本文以某水电厂发、变、用电系统电气接线作为研究的基础，对其优化前后进行了阐述、比较和分析。
1 水电厂的项目概况
本文所用资料的来源水电厂位于重庆市丰都县境内，龙河流域中游。该电厂水库总库容1.05亿m3，加上游水电厂多年调节水库，使得本水电厂的调节能力较强。该水电厂装有4台单机35 MW水力发电机组，总装机容量为140 MW（4×35 MW），平均年发电量约6亿 kW·H，是该地区电网中的骨干电厂。
2 水电厂原有发、变、用电系统电气接线（见图1）
原方案采用了一机一变的发变组单元接线方式，每台发电机出口和主变压器高压侧分别设置了10 kV和110 kV断路器。110 kV母线为单母线分段带旁路母线接线方式。厂用电由发电机与电网混合供电，采用了10 kV和400 V两种电压等级。其中400 V厂用电母线分三段，分别由1B、3B和4B低压侧经41B、43B、44B降压后供电，可联络运行，也可分段运行。10 kV厂用电采用双回输电线路对水电厂水库大坝闸门等设备供电。其中一回路由400 V厂用电一段母线经40B升压到10 kV后到水库大坝，另一回采用从厂用变43B 10 kV侧取电，经45B降压后供主变场用电，同时再经46B升压到10 kV后到水库大坝。
3 水电厂发、变、用电系统电气接线优化设计（见图2）
一般情况，装机四台及以上的水电厂，宜采用两台主变压器[1]。故将原发变组单元接线方式，优化为发变组扩大单元接线方式。即1号、4号发电机接到一段10 kV母线，再经1B升压后到110 kV一段母线。2号、3号发电机接到二段10 kV母线，再经2B升压后到110 kV二段母线。两段10 kV和两段110 kV母线分别设置了607和110联络断路器。考虑到一般变压器最佳负载率为35%～55%[2]，尽量避免其经常运行在负载率低于20%或高于80%状态[3]，结合该水电厂日常发电情况，故1B、2B主变容量均按2台发电机总视在功率的1.5倍设计。厂用电仍由发电机与电网混合供电。400 V一、二、三段厂用电母线分别由一段10 kV母线上的41B、44B，以及二段10 kV母线上的43B降压后供电，三段母线可分段、可联络运行。同时，10 kV一段、二段母线分别经608、609断路器向发电厂水库大坝两输电回路供电。因到水库大坝两回10 kV线路专供大坝生产设备用电，所经过区域属于少雷区，自然灾害和故障少，故暂不考虑设置隔离变压器或电抗器。
4 两种电气一次接线的比较分析
比较分析以上水电厂发、变、用电系统电气接线原方案和优化方案，可以发现优化方案较原方案有如下优势。
（1）优化方案更简洁，电气设备更少。优化方案较原方案共减少：2台主变压器，3台厂用电变压器，2回路发电机房到变压器10 kV母排，3台10 kV电压柜，5套电流互感器及二次保护，2台110 kV断路器，3台400 V断路器，以及其他电缆、塔架等电气设备。
（2）优化方案运行方式更灵活方便。原方案中任一发变组单元回路上的任一电气设备故障检修或维护试验，整个发变组单元将停运退出。而优化方案中1B、2B回路互为备用，其中任一变压器回路的各电气设备故障或检修维护时，均可通过两段10 kV和两段110 kV母线联络运行，确保4台发电机最大可能的向电网输送电能，确保了发电的连续性和可靠性。
（3）优化方案更节能经济。优化方案较原方案电气设备的减少，降低了电气设备的购置、运输、安装等费用，减少了变压器总损耗功率，提高了设备利用率。同时也节约了后期运行检修、维护试验方面的费用。
（4）优化方案更安全可靠。任何电气设备都有使用寿命的限制和故障情况的发生，优化方案较原方案减少了电气设备，也相应的减少了系统的故障点。另外优化方案10 kV、110 kV母線、主变压器回路均冗余配置，方便了相关电气设备的维修保养和维护试验，简化厂用电回路，提高了水电厂运行的安全可靠性。
5 结语
本文以所引水电厂发、变、用电系统电气接线为例，通过对原方案和优化方案的系统阐述和比较分析，得出结论：一个适合水电厂实际情况的、优化简洁的发、变、用电系统电气接线，使电厂运行更加安全可靠，经济、灵活。该优化设计对类似水电厂发、变、用电系统电气接线的设计和优化，具有一定的借鉴或推广价值。
参考文献
[1] 应明耕，刘孝荃，郭尊民，等.水电站主变压器容量和台数的确定[J].水电站电气部分，1992（7）.
[2] 陈俊俊.变压器最佳运行时效率和负载率的实验研究[J].冶金能源，1997（4）.
[3] 贺荣强，蔡利忠，郭任全.变压器负载率及经济运行分析[J].内蒙古科技与经济，2007（3）.
关键词：水电厂 发变用电系统 电气接线 优化
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0112-01
水电厂发、变、用电系统电气接线是水电厂发电、变电和厂用电电气一次系统连接方式，是水电厂电气设备投资、运行维护的重要组成部分。其优化程度的高低将影响到整个水电厂综合运行状态和整体经济效益。本文以某水电厂发、变、用电系统电气接线作为研究的基础，对其优化前后进行了阐述、比较和分析。
1 水电厂的项目概况
本文所用资料的来源水电厂位于重庆市丰都县境内，龙河流域中游。该电厂水库总库容1.05亿m3，加上游水电厂多年调节水库，使得本水电厂的调节能力较强。该水电厂装有4台单机35 MW水力发电机组，总装机容量为140 MW（4×35 MW），平均年发电量约6亿 kW·H，是该地区电网中的骨干电厂。
2 水电厂原有发、变、用电系统电气接线（见图1）
原方案采用了一机一变的发变组单元接线方式，每台发电机出口和主变压器高压侧分别设置了10 kV和110 kV断路器。110 kV母线为单母线分段带旁路母线接线方式。厂用电由发电机与电网混合供电，采用了10 kV和400 V两种电压等级。其中400 V厂用电母线分三段，分别由1B、3B和4B低压侧经41B、43B、44B降压后供电，可联络运行，也可分段运行。10 kV厂用电采用双回输电线路对水电厂水库大坝闸门等设备供电。其中一回路由400 V厂用电一段母线经40B升压到10 kV后到水库大坝，另一回采用从厂用变43B 10 kV侧取电，经45B降压后供主变场用电，同时再经46B升压到10 kV后到水库大坝。
3 水电厂发、变、用电系统电气接线优化设计（见图2）
一般情况，装机四台及以上的水电厂，宜采用两台主变压器[1]。故将原发变组单元接线方式，优化为发变组扩大单元接线方式。即1号、4号发电机接到一段10 kV母线，再经1B升压后到110 kV一段母线。2号、3号发电机接到二段10 kV母线，再经2B升压后到110 kV二段母线。两段10 kV和两段110 kV母线分别设置了607和110联络断路器。考虑到一般变压器最佳负载率为35%～55%[2]，尽量避免其经常运行在负载率低于20%或高于80%状态[3]，结合该水电厂日常发电情况，故1B、2B主变容量均按2台发电机总视在功率的1.5倍设计。厂用电仍由发电机与电网混合供电。400 V一、二、三段厂用电母线分别由一段10 kV母线上的41B、44B，以及二段10 kV母线上的43B降压后供电，三段母线可分段、可联络运行。同时，10 kV一段、二段母线分别经608、609断路器向发电厂水库大坝两输电回路供电。因到水库大坝两回10 kV线路专供大坝生产设备用电，所经过区域属于少雷区，自然灾害和故障少，故暂不考虑设置隔离变压器或电抗器。
4 两种电气一次接线的比较分析
比较分析以上水电厂发、变、用电系统电气接线原方案和优化方案，可以发现优化方案较原方案有如下优势。
（1）优化方案更简洁，电气设备更少。优化方案较原方案共减少：2台主变压器，3台厂用电变压器，2回路发电机房到变压器10 kV母排，3台10 kV电压柜，5套电流互感器及二次保护，2台110 kV断路器，3台400 V断路器，以及其他电缆、塔架等电气设备。
（2）优化方案运行方式更灵活方便。原方案中任一发变组单元回路上的任一电气设备故障检修或维护试验，整个发变组单元将停运退出。而优化方案中1B、2B回路互为备用，其中任一变压器回路的各电气设备故障或检修维护时，均可通过两段10 kV和两段110 kV母线联络运行，确保4台发电机最大可能的向电网输送电能，确保了发电的连续性和可靠性。
（3）优化方案更节能经济。优化方案较原方案电气设备的减少，降低了电气设备的购置、运输、安装等费用，减少了变压器总损耗功率，提高了设备利用率。同时也节约了后期运行检修、维护试验方面的费用。
（4）优化方案更安全可靠。任何电气设备都有使用寿命的限制和故障情况的发生，优化方案较原方案减少了电气设备，也相应的减少了系统的故障点。另外优化方案10 kV、110 kV母線、主变压器回路均冗余配置，方便了相关电气设备的维修保养和维护试验，简化厂用电回路，提高了水电厂运行的安全可靠性。
5 结语
本文以所引水电厂发、变、用电系统电气接线为例，通过对原方案和优化方案的系统阐述和比较分析，得出结论：一个适合水电厂实际情况的、优化简洁的发、变、用电系统电气接线，使电厂运行更加安全可靠，经济、灵活。该优化设计对类似水电厂发、变、用电系统电气接线的设计和优化，具有一定的借鉴或推广价值。
参考文献
[1] 应明耕，刘孝荃，郭尊民，等.水电站主变压器容量和台数的确定[J].水电站电气部分，1992（7）.
[2] 陈俊俊.变压器最佳运行时效率和负载率的实验研究[J].冶金能源，1997（4）.
[3] 贺荣强，蔡利忠，郭任全.变压器负载率及经济运行分析[J].内蒙古科技与经济，2007（3）.