某火电厂500kV电气主接线方案比选
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摘 要 火电厂500kv系统在电网中占有非常重要的地位，其可靠性要求极其严格。同时工程初投资、占地大小也是设计需要需考虑的重要问题。我院设计的某火电厂采用500kV出线4回，本文通过技术经济比较，推荐采用既可靠又经济、且占地省的四角形接线。
关键词 500kV；主接线；四角形
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0158-02
0引言
电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与电力系统及发电厂本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，选择正确、合理的主接线方案在发电厂电气设计中占有非常重要的地位。
1主接线设计原则
500kV电气主接线方案首先必须遵循相关规程规范的要求。《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）规定：“300kV～500kV配电装置接线，…当进出线回路数为6回及以上，宜采用3/2断路器接线，…进出线回路数少于6回，可采用双母线接线，…，初期进出线回路数为4回时，可采用四角形接线。”
本项目为二期工程，在一期2x600MW机组所在厂址新建2x1000MW超超临界机组。根据系统规划，电厂二期采用500kV一级电压送出，出线2回接入同一500kV变电站（按N-1原则，任1回出线故障，另1路出线可保证2台机组满发），不考虑扩建出线的可能。已投产的一期工程在厂内设有220kV配电装置，为本期工程预留有起备变电源引接间隔。根据《火力发电厂设计技术规程的要求》（DL/T 5000-2000）“当无发电机电压母线时，高压备用或起动备用电源由高压母线中电源可靠的最低一级电压母线或联络变压器的第三（绕组）引接，……”因此，本期启备变电源考虑从一期220kV配电装置引接。
本期工程500kV系统共有2回发电机主变进线、2回出线，共4回进出线，根据GB50660-2011的规定，可考虑3/2断路器接线、双母线接线和四角型接线3种方案。
2主接线方案
2.1 3/2断路器接线
本期工程500kV系统采用3/2断路器接线共配成2个完整串。每串3 台断路器，2回进/出线，其中2 台断路器分别与2组母线连接，1 台断路器在串中间连接2回进/出线。正常运行时，所有断路器合上，接线组成环形。为提高可靠性，#3主变进线和出线1交叉配串，每回进出线装设隔离开关。接线示意图如下：
3/2断路器接线有如下特点：
接线成闭合环形，可靠性高。当接线有3串及以上时，为多环形供电。本工程仅2串，与四角形接线类似，为单环形供电；
在接线的任一处发生故障，只需切除该处及相连的元件，故障影响范围较小；
任1台断路器检修，不会造成机组停机或出线断电；
母线故障时，只跳开与此母线相连的断路器，机组不停机、出线不断电；
隔离开关只作为检修时隔离用，误操作可能性小；
中间断路器连接2回进/出线，继电保护和控制回路较复杂。
2.2 双母线接线
双母线接线每1 回路装有1 台断路器，通过2 组母线隔离开关分别与2 组母线连接，本期500kV系统总共5个断路器。接线示意图如下：
双母线接线特点如下：
进出线回路区分明确、布置清晰；
通过2组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修任1组母线而不致使机组停机或出线掉电；
1组母线故障，连接于该条母线的回路需停电，但在较短时间内能恢复；
主变和出线可任意分配到某段母线上，能灵活适应系统调度和潮流变化的需要；
每个回路由1个断路器供电，当该断路器检修时，该路出线停电或对应机组停机。
2.3 四角形接线
四角形接线共4台断路器，断路器相互连接组成单环形，4回进出线从相邻断路器间引出（进出线相互交叉引出），每回进出线装设隔离开关。四角形接线没有汇流母线，只有布置上所需的连接母线，2回出线分别从2组连接母线处引出，主变进线从同1间隔内2台断路器中间引出。接线示意图如下：
四角形接线特点如下：
与3/2断路器接线相同，接线成闭合环形，可靠性及灵活性较高；
在接线的任一处发生故障，只需切除该处及相连的元件，故障影响范围较小；
任1台断路器检修，不会导致机组停机或出线断电；
当母线故障时，需切除与母线相连的1回出线，由于系统设计按N-1原则，1回出线断电，2台机组仍可通过另1回出线送出，不会对机组及系统运行造成影响；
隔离开关只作为检修时隔离用，误操作可能性小；
每1回路连接2台断路器，每1断路器连着2个回路，继电保护和控制回路较复杂。
3方案比较
3.1 技术比较
3/2断路器接线和四角形接线形式相同，它们与双母线接线相比，具有如下优点：
1）3/2断路器接线和四角形接线每1回路均由2台断路器供电，任1台断路器检修，不会影响该回路的供电，而双母线接线每1回路由1台断路器供电，该断路器检修时，对应回路停电或机组停机；
2）3/2断路器接线和四角形接线均为环形供电方式，在接线的任一段发生故障，只需切除这一段及其相连的元件，故障影响范围较小，母线故障时不会影响机组的运行，而双母线接线当母线或母联回路故障时可能造成全厂停电；
3）3/2断路器接线和四角形接线的隔离开关只作为检修时隔离用，误操作可能性小，而双母线接线隔离开关除作隔离用，还作为倒换操作元件，容易误操作。
综上所述，3/2断路器接线和四角形接线可靠性高于双母线接线。
3/2断路器接线与四角形接线相比最大特点是当进出线回路数达到6回及以上时，可构成多环形，任1串内元件检修，不会解环，可靠性更高；四角形接线为单环形，任1串内元件检修，会解环，可靠性略低于多环形接线。但本工程500kV系统仅4回进出线，3/2断路器接线无法构成多环形，它与四角形接线一样，均为单环形，因此在接线形式上，两种接线的可靠性是等同的。虽然3/2断路器接线母线故障时任1主变进线及出线均不断电，而四角形接线当母线故障时需切除1回出线，但系统设计按N-1原则，2台机组可通过另1回出线送出，不会对机组及系统运行造成影响；此外，3/2断路器接线有6个断路器单元，四角形接线仅4个断路器单元，四角形接线的设备数量更少，发生设备故障的几率更低。综上各方面比较，四角形接线的可靠性与3/2断路器接线相当。
3.2 初投资比较
通过上表对比可知，四角形接线初投资最省，双母线接线次之，3/2断路器接线最贵。
3.3 占地面积比较
本期工程总平面布置场地不受限，为节省投资，500kV配电装置型式同一期，采用屋外敞开式配电装置。500kV母线采用悬吊管母，母线下方配单柱式隔离开关，间隔宽度取30m。
3/2断路器接线布置示意如下：
可见，四角形接线占地最省， 3/2断路器接线次之，双母线接线占地最大。
4结论
本期工程500kV系统共4回进出线，可考虑采用3/2断路器接线、双母线接线和四角型接线3种方案。通过技术经济比较，四角形接线可靠性高，投资省（比3/2断路器接线省约622万元，比双母线接线省约411万元）、占地小（比3/2断路器接线少占地约3894m2，比双母线接线少占地约7301m2），因此作为本期工程500kV系统主接线推荐方案。