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[摘 要]本文主要针对新疆某水电站的电气主接线各方案进行了比较；
[关键词]发电机与变压器组接线方式；220kV侧接线方式；厂用电电源的接线方式；
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0282-01
1 电站概况
新疆某水电站装机3×38.7MW，总装机容量116MW，本电站以220kV一级电压送出，出线2回，一回至上游水电站，约14km；一回至县城220kV变电所，约130km。水电站工程开发任务是水力发电，向地区电网提供电力电量，以满足经济社会的发展需求。
2 电气主接线接线型式比较
2.1 发电机与变压器侧接线方式的选择
本电站装机容量为3×38.7MW，发电机出口电压为10.5kV。根据电站的机组台数及装机容量，电站发电机-变压器组合方式的接线形式选择单元接线、扩大单元接线、联合单元接线三种接线方案进行分析论证。
方案一：每台发电机与变压器采用单元接线，机变组一一对应，接线最简明、清晰，运行灵活可靠，继电保护简单，单一元件故障影响范围小。主变与高压侧进线间隔较方案二、方案三均增加1个，不利于高压侧进线布置，该部分投资有所增加。根据短路电流计算结果，发电机出口断路器选择优于扩大单元接线。发电机出口断路器可选择开断容量50kA真空断路器，装于10kV开关柜内。
方案二：2台发电机采用扩大单元接线，1台发电机采用单元接线。扩大单元接线简单、清晰，运行较灵活可靠，继电保护简单。与单元接线相比，主变及高压侧进线间隔数量减少一回，有利于简化高压侧进线布置，降低设备投资。任何一台机组停机，不影响厂用电源供电。主变压器或其相应高压侧设备故障、检修时，两台机组容量受阻。本电站电能送至地区电网，待电站建成发电后，其在系统中所占比例不大，两台机同时切机对系统冲击不大。根据短路电流计算结果，扩大单元中发电机出口发生短路时，断路器开断容量较单元接线方式增加一级，即需选用开断容量63kA产品，装于10kV开关柜内，每面柜造价较50kA发电机出口断路器高约20万元左右。
方案三：1台机组单元接线，2台机组联合单元接线。主变高压侧进线间隔比方案一少1个，有利于简化高压侧接线形式，投资较单元接线少。联合单元中一台主变压器故障或检修，接于本单元的全部机组需短时停电，通过隔离开关操作后，另一机组仍可继续投入运行，这与扩大单元相比具有一定灵活性。但继电保护较为复杂。
经济比较见下表。
经方案比较及技术经济分析论证：发电机电压侧采用方案二。此方案投资最低，接线简明、清晰，运行灵活可靠，完全满足电力系统稳定、可靠性以及电力系统对电厂机组运行方式的要求。
2.2 220kV侧接线方式的选择
220kV侧配电装置可选户外敞开式设备和户内GIS设备。距离厂房60m远处，可开挖户外开关站，其高程较厂房发电机层高约40m。户外敞开式升压站面积约100m×90m。由于本电站位于高海拔（约2300m）、多震（地震基本烈度8°）、多风沙、多泥石流山区，自然条件较差，220kV高压侧配电装置推荐采用GIS方案。本电站220kV侧有4回进出线，选择单母线接线、单母线分段接线、外桥接线三种方案進行分析比较。
单母线接线最为简单清晰，设备元件最少，故障几率低，造价低，继电保护简单；扩建较方便；但是当母线及相连接件故障时全厂电能无法送出，运行可靠性较单母线分段接线低。GIS设备电气性能优越，母线故障几率很小，可靠性相对提高。
单母线分段接线简单、清晰，母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线供电；单母线分段接线相对可靠性、灵活性高；但较单母线接线增加了两个间隔的设备，相应投资增加。当分段断路器故障时，全厂需暂时停电；当出线开关故障或检修时，该回路无法送电。
外桥接线采用设备少，投资省；高压断路器数量少，四个间隔只需三台断路器，，适用于有功率穿越的线路；但线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；变压器侧断路器检修时，变压器需长时间停运。
经济比较见下表。
本电站220kV侧进出线回路数较少，单母线接线简单清晰，设备元件少，造价低，继电保护简单。采用GIS设备完全满足本电站供电可靠性、调度灵活性以及安全稳定运行的要求。因此220kV侧配电装置接线形式采用单母线接线。
本电站电气主接线：发电机-变压器组合方式采用单元接线+扩大单元接线。220kV出线侧采用单母线接线。
2.3 厂用电电源的接线
本电站选10kV厂用电源接线形式为，自两台主变压器低压侧10.5kV母线各引一回，经隔离变压器至10kV馈电母线I段和II段。电站运行中，220kV系统倒送作为全厂第二电源点。施工变电所（按永久型变电所设计）待工程完工后作为厂用电的第三电源。
a.厂用电源供电方式采用10kV和0.4kV两级电压。根据电气主接线方案，计算得厂用分支回路短路电流较大，造成电气设备选择比较困难，因此10kV厂用分支进线推荐采用FUR（限流熔断器）。为保证供电可靠性，10kV母线分为2段，每段均能实现备用电源自投；0.4kV母线分为2段，分别由2台10/0.4kV厂变接入，两段0.4kV母线之间要求实现备用电源自投。
b.反调节池位于主厂房下游侧约2.8km，其闸门及启闭机电源由厂房10kV馈电母线II段引入至箱式变压器供电。
调压井位于主厂房上游侧约800m，其主要用电设备为蝶阀用电，电源由厂房10kV馈电母线I段引入至箱式变压器供电，并采用一台100kW的柴油机组作为保安电源。
c.本电站坝区用电主要供电对象为上一级电站的退水尾水闸、本电站的发电引水洞的闸门及启闭机等，负荷点设置单独的箱式变电站供电。由于本电站发电引水洞接上一级电站尾水，且发电引水洞较长，约11km，故坝区主要供电可考虑由上一级电站10kV厂用电供电，并采用一台200kW的柴油机组作为保安电源。
d.由于电站所在地冬季漫长寒冷，单独设置一台容量为630kVA的采暖变压器，接于厂内10kV厂用电母线Ⅰ段。
3 结论
电气主接线的确定应综合考虑水文气象、动能特性、系统状况、建设规模、接入系统设计、枢纽总体布置、地形和运输条件、环境保护、设备特点等因素；电气主接线应满足电力系统的稳定、可靠性的要求以及电力系统对电站机组运行方式的要求，同时应满足供电可靠、运行灵活、检修方便、接线简单、便于实现自动化和分期过渡、经济合理等要求；电气主接线设计还应考虑在非常情况下、不致造成水库大量弃水、严重影响电站效益和安全运行。
[关键词]发电机与变压器组接线方式；220kV侧接线方式；厂用电电源的接线方式；
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0282-01
1 电站概况
新疆某水电站装机3×38.7MW，总装机容量116MW，本电站以220kV一级电压送出，出线2回，一回至上游水电站，约14km；一回至县城220kV变电所，约130km。水电站工程开发任务是水力发电，向地区电网提供电力电量，以满足经济社会的发展需求。
2 电气主接线接线型式比较
2.1 发电机与变压器侧接线方式的选择
本电站装机容量为3×38.7MW，发电机出口电压为10.5kV。根据电站的机组台数及装机容量，电站发电机-变压器组合方式的接线形式选择单元接线、扩大单元接线、联合单元接线三种接线方案进行分析论证。
方案一：每台发电机与变压器采用单元接线，机变组一一对应，接线最简明、清晰，运行灵活可靠，继电保护简单，单一元件故障影响范围小。主变与高压侧进线间隔较方案二、方案三均增加1个，不利于高压侧进线布置，该部分投资有所增加。根据短路电流计算结果，发电机出口断路器选择优于扩大单元接线。发电机出口断路器可选择开断容量50kA真空断路器，装于10kV开关柜内。
方案二：2台发电机采用扩大单元接线，1台发电机采用单元接线。扩大单元接线简单、清晰，运行较灵活可靠，继电保护简单。与单元接线相比，主变及高压侧进线间隔数量减少一回，有利于简化高压侧进线布置，降低设备投资。任何一台机组停机，不影响厂用电源供电。主变压器或其相应高压侧设备故障、检修时，两台机组容量受阻。本电站电能送至地区电网，待电站建成发电后，其在系统中所占比例不大，两台机同时切机对系统冲击不大。根据短路电流计算结果，扩大单元中发电机出口发生短路时，断路器开断容量较单元接线方式增加一级，即需选用开断容量63kA产品，装于10kV开关柜内，每面柜造价较50kA发电机出口断路器高约20万元左右。
方案三：1台机组单元接线，2台机组联合单元接线。主变高压侧进线间隔比方案一少1个，有利于简化高压侧接线形式，投资较单元接线少。联合单元中一台主变压器故障或检修，接于本单元的全部机组需短时停电，通过隔离开关操作后，另一机组仍可继续投入运行，这与扩大单元相比具有一定灵活性。但继电保护较为复杂。
经济比较见下表。
经方案比较及技术经济分析论证：发电机电压侧采用方案二。此方案投资最低，接线简明、清晰，运行灵活可靠，完全满足电力系统稳定、可靠性以及电力系统对电厂机组运行方式的要求。
2.2 220kV侧接线方式的选择
220kV侧配电装置可选户外敞开式设备和户内GIS设备。距离厂房60m远处，可开挖户外开关站，其高程较厂房发电机层高约40m。户外敞开式升压站面积约100m×90m。由于本电站位于高海拔（约2300m）、多震（地震基本烈度8°）、多风沙、多泥石流山区，自然条件较差，220kV高压侧配电装置推荐采用GIS方案。本电站220kV侧有4回进出线，选择单母线接线、单母线分段接线、外桥接线三种方案進行分析比较。
单母线接线最为简单清晰，设备元件最少，故障几率低，造价低，继电保护简单；扩建较方便；但是当母线及相连接件故障时全厂电能无法送出，运行可靠性较单母线分段接线低。GIS设备电气性能优越，母线故障几率很小，可靠性相对提高。
单母线分段接线简单、清晰，母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线供电；单母线分段接线相对可靠性、灵活性高；但较单母线接线增加了两个间隔的设备，相应投资增加。当分段断路器故障时，全厂需暂时停电；当出线开关故障或检修时，该回路无法送电。
外桥接线采用设备少，投资省；高压断路器数量少，四个间隔只需三台断路器，，适用于有功率穿越的线路；但线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；变压器侧断路器检修时，变压器需长时间停运。
经济比较见下表。
本电站220kV侧进出线回路数较少，单母线接线简单清晰，设备元件少，造价低，继电保护简单。采用GIS设备完全满足本电站供电可靠性、调度灵活性以及安全稳定运行的要求。因此220kV侧配电装置接线形式采用单母线接线。
本电站电气主接线：发电机-变压器组合方式采用单元接线+扩大单元接线。220kV出线侧采用单母线接线。
2.3 厂用电电源的接线
本电站选10kV厂用电源接线形式为，自两台主变压器低压侧10.5kV母线各引一回，经隔离变压器至10kV馈电母线I段和II段。电站运行中，220kV系统倒送作为全厂第二电源点。施工变电所（按永久型变电所设计）待工程完工后作为厂用电的第三电源。
a.厂用电源供电方式采用10kV和0.4kV两级电压。根据电气主接线方案，计算得厂用分支回路短路电流较大，造成电气设备选择比较困难，因此10kV厂用分支进线推荐采用FUR（限流熔断器）。为保证供电可靠性，10kV母线分为2段，每段均能实现备用电源自投；0.4kV母线分为2段，分别由2台10/0.4kV厂变接入，两段0.4kV母线之间要求实现备用电源自投。
b.反调节池位于主厂房下游侧约2.8km，其闸门及启闭机电源由厂房10kV馈电母线II段引入至箱式变压器供电。
调压井位于主厂房上游侧约800m，其主要用电设备为蝶阀用电，电源由厂房10kV馈电母线I段引入至箱式变压器供电，并采用一台100kW的柴油机组作为保安电源。
c.本电站坝区用电主要供电对象为上一级电站的退水尾水闸、本电站的发电引水洞的闸门及启闭机等，负荷点设置单独的箱式变电站供电。由于本电站发电引水洞接上一级电站尾水，且发电引水洞较长，约11km，故坝区主要供电可考虑由上一级电站10kV厂用电供电，并采用一台200kW的柴油机组作为保安电源。
d.由于电站所在地冬季漫长寒冷，单独设置一台容量为630kVA的采暖变压器，接于厂内10kV厂用电母线Ⅰ段。
3 结论
电气主接线的确定应综合考虑水文气象、动能特性、系统状况、建设规模、接入系统设计、枢纽总体布置、地形和运输条件、环境保护、设备特点等因素；电气主接线应满足电力系统的稳定、可靠性的要求以及电力系统对电站机组运行方式的要求，同时应满足供电可靠、运行灵活、检修方便、接线简单、便于实现自动化和分期过渡、经济合理等要求；电气主接线设计还应考虑在非常情况下、不致造成水库大量弃水、严重影响电站效益和安全运行。