大型抽水蓄能电站电气主接线方案比选

(内蒙古呼和浩特抽水蓄能发电有限责任公司， 内蒙古 呼和浩特 010030) 
摘 要：文章对呼和浩特抽水蓄能电站发变组及500kV出 线侧电气主接线方案进行了分析比选，并得出相应的结论。
关键词：蓄能电站；电气主接线；方案选择
中图分类号：TV743  文献标识码：B  文章编号：1007—6921(2008)14—0214—02
1 工程概况

呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古自治区呼和浩特市东北的大青山脉哈拉沁沟下游 峡谷内，距负荷中心呼和浩特市直线距离约15km。电站装机容量1200MW，装设4台300MW单级 混流可逆式蓄能机组。电站在系统中担任调峰、填谷及紧急事故备用的任务，同时兼有调频 、调相的作用。电站建成后，将为蒙西电网提供大型骨干水电调峰电源，能较好地改善电网 的调峰局面。
2 电气主接线方案比选
2.1 总体选择原则

本电站为蒙西电网的主力调峰电站，其接线方式对系统稳定和安全运行有较大影响 ，结合系统对电站电气主接线的要求，确定电站电气主接线选择的基本遵循原则为 “安全 可靠、接线简单、运行灵活和经济合理”的基本原则。
2.2 发电电动机与主变压器的组合方式
2.2.1 接线方案选择就发电电动机与主变压器的组合方式，分析比较联合单元、 低压双分裂扩大单元和单元接线共三种接线方案进行比选。发电电动机与主变压器的组合方 式见表1。

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2.2.2 方案技术比较对联合单元、扩大单元和单元接线三种接线方案各自的特点比较如下 ：
2.2.2.1 方案一：联合单元接线。①与单元接线比较，主变压器高压侧出线回路数只有 2回，故而减少了高压断路器和隔离开关等设备的数量，节省投资；②机组停机，仍可通过 主变压器倒送厂用电；③一台主变压器故障或检修，接在联合单元的另一台机组需短时停电 ，通过隔离开关操作后，另一台机组仍可投入运行；④与分裂变相比，主变压器制造难度小 ，满足电站实际运输条件，易于实现国产化。
2.2.2.2 方案二：低压双分裂扩大单元接线① 与单元接线比较，减少2组主变压器及 相应的高压设备，节省投资；②二机一变扩大单元对应的主变压器故障或检修，2台机组容 量不能送出。③主变压器制造难度较大。三相双分裂主变压器单件运输重量大于320t，电站 实际运输条件难以满足要求；组合式三相变压器能满足电站运输条件，但现场安装工作量大 ，现场安装和试验条件不如制造厂内，且国内有现场安装经验的厂家也不多，另外，单相变 压器的高、低压侧和中性点连接复杂，占地面积大。
2.2.2.3 方案三：单元接线

① 接线简单清晰，故障影响范围最小，运行可靠灵活，检修维护方便；②主变压器高压侧 出线回路数多，增加布置场地与设备投资；③与分裂变相比，主变压器制造难度小，满足电 站实际运输条件，易于实现国产化。
2.2.3 方案经济比较。方案经济比较为电站经济专业人员计算，本文不作分析，只引用结 论：从以上三种方案的可比设备投资总和看，方案一、二、三的投资分别为20453、20013、 24753万元，即方案一投资居中，方案二比方案一稍低，方案三明显偏高。
2.2.4 推荐方案。通过技术和经济两方面比较可知：方案二所需主变压器及相应的高压设 备数量最少，可比设备投资与方案一相比仅少2.2%，但一台主变压器及高压侧回路设备故障 或检修，将导致两台机组容量受阻，可靠性较低；方案三具有接线简单、故障影响范围小、 可靠性高且运行灵活等特点，但所需主变压器及相应的高压设备数量最多，可比设备投资比 方案一要多出21.0%，经济上无优势；方案一所需主变压器及相应的高压设备数量介于两者 之间，若一台主变压器故障，高压侧断路器跳闸，将导致两台机组短时停电，经隔离开关操 作后仅一台机组容量受阻，可靠性较高，投资也相对较省。综合比较后认为，发电电动机与 主变压器的连接采用联合单元接线，在技术上能满足要求，投资也相对较低，故推荐选用方 案一的联合单元接线。
3 500kV侧接线
3.1 接线方案选择

依据前述电站接入系统情况，电站按500kV一回出线考虑。由于受电站站址地形限 制，电站开关站采用地下GIS布置。根据确定的设计原则和电站具体情况，拟定不完全单母 线＋跨条接线、不完全单母线接线、三角形接线、单母线接线四种接线方案进行比选，500k V侧电气主接线图见表2。

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3.2 方案技术比较

就不完全单母线＋跨条接线、三角形接线、单母线接线三种接线方式各自的特点，分 析比较如下：
3.2.1 方案一：不完全单母线＋跨条接线

① 接线简单； 正常运行情况下跨条断开，每一回进线各自接一组断路器，互不影响；②出线回路不设断路器，设备相对较少，占地面积小，投资较省；③开关站布置相对简单，如有要求能较方便地改为三角形接线；④ 任何一台断路器故障，导致全厂一半机组短时停运，经隔离开关操作后可通过另一台断 路器送出；
3.2.2 方案二：三角形接线

① 接线简单；接线成闭合环形，没有母线，可充分利用每一回路双断路器的特点，任一台 断路器检修，不影响回路的连续供电，可靠性高，操作灵活；②出线回路装设断路器，设备相对较多，占地面积大，投资较高；③开关站布置相对复杂； 任何一台断路器检修，接线均成开环运行，从而降低了接线可靠 性，若同时其他元件或回路发生故障，将使另外正常回路停电或解列运行；
3.2.3 方案三：单母线接线

① 接线简单清晰；② 每一回进线各自接一组断路器，互不影响；③ 出线回路装设断路器，设备相对较多，占地面积大，投资较高；④ 开关站布置相对复杂； 任一进线回路断路器故障，全厂一半容量不能送出；出线断路器 、母线故障或检修，全厂容量均无法送出。
3.3 方案经济比较

方案经济比较为电站经济专业人员计算，本文不作分析，只引用结论：方案一总投资最低， 方案二和方案三较高。
3.4 接线方案可靠性计算和分析

电站委托西安交通大学电力系对所选的电气主接线方案进行了可靠性计算和分析。本文引用 结论：和方案三(单母线接线)的可靠性指标较方案一(不完全单母线+跨条接线)、方案二(三 角形接线)差，其在设备投资、年运行费用方面也无优势，故不推荐这个方案。方案一和方 案二各有其优点，均可作为可选方案。需对方案一和方案三做进一步的分析比较，以确定出 最优的电气主接线方案。
3.5 推荐方案

根据拟定的不完全单母线＋跨条、三角形和单母线三种接线方案，着重从技术、经济两方面 比较并进行接线可靠性的计算和分析。通过以上比较可知：

对方案三，无论从技术、经济方面还是接线可靠性方面均比方案一和方案二差，不作为推荐 方案。

方案一和方案二相比，从可靠性方面来看方案二略优于方案一，从投资费用和年运行费用来 看方案一又比方案二经济。考虑到方案二所需500kV设备较多，投资较大，继电保护要求较 高，结构布局也不如方案一灵活，综合考虑后采用不完全单母线+跨条接线的电气主接线方 案。
4 结语

①对于抽水蓄能电站，电气主接线比选原则基本与常规水力发电站相同，为节约电站机电设 备投资，在主接线的选择上应尽量简化。②抽水蓄能电站一般接近电力负荷中心，在系统中 担任调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用的任务，其接线方式对系统稳定和安全运行有 较大影响，因此在电气主接线的比选过程中，可靠性指标应作为优先考虑的因素。
［参考文献］
［1］ 梅祖彦著抽水蓄能发电技术北京：机械工业出版社，2000.