浅谈小型水电站电气主接线的选用

发表时间：2019-01-16T10:23:12.077Z 来源：《电力设备》2018年第25期 作者： 陈方帅1 刘振宇2

[导读] 摘要：电气主接线图是水电站电气设计的最主要部分，设计内容包括发电机、变压器、互感器、开关、母线、电力电缆等。 （1.广州市水务规划勘测设计研究院 广州 510640；2.鞍山供电公司 鞍山 114000）

摘要：电气主接线图是水电站电气设计的最主要部分，设计内容包括发电机、变压器、互感器、开关、母线、电力电缆等。电气主接线的设计应考虑水电厂的水文气象、水能特性、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、设备特点的因素，应满足电力系统对水电厂稳定性、可靠性的要求以及对电厂机组运行方式的要求，并不造成水库大量弃水，严重影响水电站的效益和安全运行。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、经济合理的要求等。 关键词：小型水电站；发电；电气主接线；变压器选型

文本以南方地区某小型水站电气设计为例，该小型水电站是以防洪为主，兼有灌溉、发电等综合效益的水利枢纽工程。新建电站装设3台卧式混流水轮发电机，单机额定容量为800kW，发电机出线电压为6.3kV，功率因数0.8，额定频率为50Hz，电站总装机容量为2.4MW，年利用小时数为3221h，保证出力为825kW。电站采用一回10.5kV出线至附近变电站，输送距离5km。 1.电站电气主接线方案比较 表1 电气主接线方案比较

该电站地处较偏僻山区，地形条件受到一定限制，同时考虑到主变压器故障的几率较小，检修周期长，变压器检修可与机组检修配合进行。另外，该小型水电站在电力系统中担任基本负荷，电站只作发电运行，不具有调相、调压及调频等任务运行。因此，为简化主接线及其布置，减少设备投资，经过综合分析比较，推荐采用方案Ⅰ。

电站升压10kV高压侧选用单母线接线，发电机6.3kV电压侧接线选用单母线接线。电站计量布置在10kV高压侧，满足当地电力部门要求。电气主接线如下：

图1 电气主接线图

2 主变压器台数及容量选择 2.1 主变压器台数选择

主变台数要根据电站机组台数及其在电力系统中的作用、地位来确定。对于大多数小型水电站来说，由于其容量有限，装机台数及出线回路少，加上重要负载不多，在系统中的作用、地位不高，因此其主变台数不宜超过2台。一般装机3台以下电站采用1 台主变即可，4台以上装机的电站可考虑2台主变，以增加电站运行的灵活性，在枯水期或部分机组检修时，退出1台主变可减少空载或轻载损耗。 2.2 主变压器容量选择

在小型水电站电气主接线设计中，主变压器容量一般可由下式确定： Se=（Pf—P M）/ cosØ，式中： Se为主变压器计算容量（kVA）； Pf为发电机总有功功率（kW）； P M为发电机电压母线侧最小负荷；

cosØ为发电机额定功率因素，一般取0.80

由于小型水电站发电机电压侧负荷通常很小，笔者认为，对于小型水电站，可取上式中P M = 0，即主变容量等于发电机容量，这样在带有近区负荷的电站中，所选择的主变容量可能偏大。但考虑到近区负荷由小水电供电具有电能质量差、保证率不高等缺点，加以近年来山区电网建设的发展，从总的趋势来说，近区负荷改由电网供电为宜。取主变容量等于发电机容量，可保证在近区负荷改为电网供电后主变能将电站全部电能输送出去。况且在暂时带有近区负荷时，主变的不满负载运行对降低变压器的温升、延缓其绝缘老化、增长变压器的使用寿命以及降低变压器的电压很失等都有好处，故取P M= 0来确定主变压器的容量是合理的。 3 厂用电电气主接线

厂用电用电负荷小，初步设计可以按总装机容量3%估算，即2400×3%=72kW。电压等级为380/220V。厂用电是水电站最重要的负荷，断电会影响正常生产，甚至危及设备与人身安全，负荷等级按二级负荷及以上考虑。因此，保证厂用供电的可靠性和不间断性，具有非常重大的意义。厂用电第一电源取自发电机6.3kV母线侧，设置一台125kVA，6.3/0.4kV干式变压器为厂用电各设备供电。另设置一台70kW，0.4kV柴油发电机作为厂用电重要设备的备用电源，也可以由电网系统倒送电。厂用电电气主接线图如下：

图2 厂用电电气主接线简图 各变压器型号参数如下： 表2 变压器选型表

4 结语

综上所述，依据大多数小型水电站的特点，一般装设1~3台发电机组的小型水电站，推荐选用一台主变压器，电站升压侧选用变压器-线路组接线或单母线接线，发电机电压侧接线选用单母线接线，即满足技术上可行，也具有节能降损、节地、节价等优点。电气主接线的设计是水电站电气设计的核心环节，设计人员在小型水电站电气主接线的设计中，应根据技术方案、投资、运行费用、运行、工程特点等综合分析，权衡利弊，从而合理地确定电气主接线的形式。 参考文献：

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陈方帅（1988—），男，硕士，工程师，从事供配电电气设计工作。