庫(kù)爾烏澤克水電站電氣主接線(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案的論證

1 工程概況

大吉爾尕朗河位于新疆省伊犁哈薩克自治州，是鞏留縣和新源縣的界河，河流左岸為鞏留縣區(qū)域，河流右岸為新源縣區(qū)域，設(shè)計(jì)的庫(kù)爾烏澤克電站位于大吉爾尕朗河右岸上，在新源縣的馬場(chǎng)鄉(xiāng)和鞏留縣的莫合爾鄉(xiāng)境內(nèi)，距離鞏留縣66km，距離伊犁市186km。

庫(kù)爾烏澤克電站是一座引水式電站，屬中型水利水電工程，電站裝機(jī)3×23.3MW，年均發(fā)電量2.647億kW.h.，額定水頭137.5m，裝機(jī)容量23.3MW，單機(jī)供水，發(fā)電流量19.87m3/s，電站保證出力為22MW，年最大利用小時(shí)數(shù)3784小時(shí)，年發(fā)電量2.647億kW.h。

1.1 水電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)的條件

(1)本電站是壩后式水電站，總裝機(jī)3×23.3MW為中型水電站;

(2)電站接入系統(tǒng)電壓為110kV電壓等級(jí)，110kV出線(xiàn)要求二回，即一回至用戶(hù)，另一回至規(guī)劃的水電站;

(3)發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5kV;

(4)電站電站作為基荷運(yùn)行;

(5)需考慮給近區(qū)馬場(chǎng)鄉(xiāng)和莫合爾鄉(xiāng)等處供電，要求電壓為35kV;

(6)按近區(qū)有負(fù)荷考慮(電站前池、渠首等)，發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)需直配線(xiàn);

(7)電站建成后需解決運(yùn)行人員生活區(qū)供電和其他供電。

1.2 水電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)的基本原則

(1)首先應(yīng)滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)水電站供電穩(wěn)定性、可靠性要求。即能夠不間斷地(或可用率很高地)向系統(tǒng)送出合格電能;

(2)應(yīng)綜合考慮水電站的水文氣象、動(dòng)能特性、建設(shè)規(guī)模、接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)、樞紐總體布置、地形和運(yùn)輸條件、環(huán)境保護(hù)、設(shè)備特點(diǎn)等因素;

(3)電氣主接線(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)單、清晰，便于操作維護(hù)運(yùn)行;

(4)電氣主接線(xiàn)應(yīng)具有一定的靈活性，適應(yīng)性;

(5)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)、合理;

(6)滿(mǎn)足電站初期發(fā)電及最終規(guī)模的運(yùn)行要求，還應(yīng)考慮便于分期過(guò)渡;

(7)在可行性研究、初步設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)電力系統(tǒng)連接的要求和水電站的裝機(jī)臺(tái)數(shù)，進(jìn)行電氣主接線(xiàn)方案比較和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證。

2 電氣主接線(xiàn)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案論證

2.1 水電站發(fā)電機(jī)電壓接線(xiàn)選擇

根據(jù)動(dòng)能特性，本電站總裝機(jī)69.99MW為中型水電站，發(fā)電機(jī)電壓接線(xiàn)給出以下三個(gè)方案進(jìn)行比較。即單母線(xiàn)接線(xiàn)、單母線(xiàn)分段接線(xiàn)、單元接線(xiàn)。

(1)方案一

優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)側(cè)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，主變壓器與發(fā)電機(jī)容量相同，只有一臺(tái)主變;單母線(xiàn)接線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單;設(shè)備用量少，電氣設(shè)備投資小;直配線(xiàn)供電不受個(gè)別發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的影響。缺點(diǎn)：與單母線(xiàn)分段接線(xiàn)比較，主變、母線(xiàn)故障或檢修，需全廠停電;廠用電需架設(shè)10kV線(xiàn)路，廠用電部分投資增大;與單母線(xiàn)分段接線(xiàn)比較，靈活性差。

方案一：主要設(shè)備投資約1104.4萬(wàn)元。

(2)方案二

優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，簡(jiǎn)明清晰，運(yùn)行維護(hù)方便;可靠性好;一段母線(xiàn)或所連元件故障檢修，只需短時(shí)停機(jī)，待分段隔離開(kāi)關(guān)拉開(kāi)后，仍可保持另一段母線(xiàn)運(yùn)行，與單母線(xiàn)接線(xiàn)比，靈活性好。缺點(diǎn)：與單母線(xiàn)接線(xiàn)比設(shè)備多，占地面積大，投資多。

方案二：主要設(shè)備投資約1242.4萬(wàn)元。

(3)方案三

優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)側(cè)采用單元接線(xiàn)，簡(jiǎn)明清晰，運(yùn)行維護(hù)方便;故障停機(jī)影響面小，可靠性高;發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備最少，簡(jiǎn)化布置;可靠性好優(yōu)于方案一、二;靈活性好優(yōu)于方案一、二。缺點(diǎn)：與單母線(xiàn)分段接線(xiàn)比，主變高壓側(cè)出線(xiàn)多，使高壓母線(xiàn)趨于復(fù)雜;主變數(shù)量多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)高;與單母線(xiàn)分段接線(xiàn)比，不易裝設(shè)直配線(xiàn)。

方案三：主要設(shè)備投資約1299.4萬(wàn)元。

電站的發(fā)電機(jī)電壓側(cè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較情況，比較詳見(jiàn)表2-1。

發(fā)電機(jī)電壓接線(xiàn)方案比較表

表2-1

(4)綜合比較

通過(guò)分析，得出方案三投資最多，方案三使昂貴的110kV高壓斷路器倍增，也增加了升高電壓接線(xiàn)的復(fù)雜性。

從選擇設(shè)備的角度考慮，方案一增大母線(xiàn)的斷路容量。一臺(tái)主變可靠性有所降低。

綜合比較，結(jié)合本電站的裝機(jī)容量及單機(jī)功率，發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)初擬采用方案二，可靠性好，靈活性好，簡(jiǎn)明清晰，運(yùn)行維護(hù)方便;即發(fā)電機(jī)側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。

2.2 水電站升高電壓接線(xiàn)選擇

水電站升高電壓接線(xiàn)可供選擇的方案較多，初擬考慮較適合本電站情況的三個(gè)方案，即外橋接線(xiàn)方案、單母線(xiàn)方案和單母線(xiàn)分段方案進(jìn)行比較。

(1)方案一

優(yōu)點(diǎn)：外橋接線(xiàn)，簡(jiǎn)明清晰;斷路器用量少;一臺(tái)主變壓器故障或檢修，暫時(shí)切除一回出線(xiàn)，待主變壓器隔離開(kāi)關(guān)拉開(kāi)后，可有二回出線(xiàn)送出電站一半功率。缺點(diǎn)：橋斷路器故障，二回出線(xiàn)需解列運(yùn)行，如有穿越功率通過(guò)將受影響;與單母線(xiàn)分段比，擴(kuò)建不方便。

方案一：主要設(shè)備投資約565萬(wàn)元。

(2)方案二

優(yōu)點(diǎn)：升高電壓側(cè)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，簡(jiǎn)明清晰;繼電保護(hù)簡(jiǎn)單;進(jìn)出線(xiàn)回路可不對(duì)應(yīng)，配置靈活;擴(kuò)建方便;升壓站面積小。缺點(diǎn)：母線(xiàn)或與母線(xiàn)所連設(shè)備檢修，全廠需停電。

方案二：主要設(shè)備投資約545萬(wàn)元。

(3)方案三

優(yōu)點(diǎn)：升高電壓側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，簡(jiǎn)明清晰;繼電保護(hù)簡(jiǎn)單;進(jìn)出線(xiàn)回路可不對(duì)應(yīng)，配置靈活;擴(kuò)建方便;升壓站面積較大。缺點(diǎn)：斷路器檢修，回路需停電;母線(xiàn)或與母線(xiàn)連接設(shè)備檢修，短時(shí)全廠停電，分段后一臺(tái)主變運(yùn)行。

方案三：主要設(shè)備投資約686萬(wàn)元。

電站的升高電壓側(cè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較情況，升高電壓接線(xiàn)比較詳見(jiàn)表2-2。

升高電壓側(cè)接線(xiàn)方案比較表

表2-2

(4)綜合比較

綜合比較，認(rèn)為方案二單母線(xiàn)接線(xiàn)，簡(jiǎn)單清晰，可靠性亦較好，且占地面積小，造價(jià)低，結(jié)合電站在系統(tǒng)的位置，110kV送出工程一回至用戶(hù)，另一回至規(guī)劃的水電站，因此，初擬方案二。