关于电热电厂电气的主接线分析思路研究

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摘要：按照发电厂的地理位置、容量、类型以及其在电力系统中的作用、地位、输电距离、馈线数目、自动化程度等因素的差异，对每一个发电厂及变电站的具体要求是不同的，所采用的主接线形式也存在较大的差异。本文主要针对不同类型固定电热电厂电及电气电站的主接线特点进行简单分析，并对GIS在电热电厂主接线的优化应用中的效果进行简单讨论。

关键词：热电厂；电气；主接线；GIS

中图分类号：TM621

电气主接线是变电站、发电厂电气设计中的主要环节，与其它环节共同构成电力系统。对主接线的确定，是保证整个电力系统以及变电所、发电站灵活、经济、可靠运行的保障，并且对配电装置布置、电气设备选择、控制方式拟定及继电保护等方面有重要的影响作用。所以，应该处理好各方面之间的关系，对相关影响因素进行分析，通过经济性、技术性对比研究，最终确定合理的主接线方式。根据热电厂容量、类型、地理位置及其作用、地位、距离、自动化程度等因素方面的不同，要求其主接线的形式也不同，本文主要针对不同类型热电厂电气主接线的不同形式进行分析。

1、城市和工业中心附近的热电厂电气主接线分析

通常热电厂的选址靠近城市附近或工业区的附近，随着我国能源利用率的不断提高，对环境保护的要求也有了更高标准，当前运行中的热电厂通常推行热电联产，为居民及工业、企业提供热水、热能及蒸汽的同时，所生产的大量电能也通过线路直接输送到用户家中，并且将剩余的电能进行升压，直接输入到电力系统中。这些与城市、工业区距离比较近的热电厂，受到供热距离的影响比较大，其单机容量一般为小型或者中型机组。其电气主接线包含发电机电压接线及1-2级升高电压级接线，并且和系统相互连接。发电机容量为从Mw及以上，同时发电机电压出线数量较多的中型热电厂，发电机电压的10kV母线采用双母线分段接线；母线分段断路器上串接有母线电抗器，出线上串接有线路电抗器，分别用来限制热电厂内部故障和出线故障时的短路电流，以选用轻型的断路器；由于10kV用户都在附近，采用电缆馈电，能防止由于雷击线路而直接影响发电机。

该热电厂G1、G2发电机在满足10kV地区负荷的条件下，把剩余功率通过变压器T1、T2升压送往高压侧。一般100MW及以上的G3、C4发电机采用双绕组变压器分别接成发电机一双绕组变压器单元接线，直接把电能送入系统，便于实现机、炉、电单元集中控制或机、炉集中控制，也防止了发电机电压级的电能多次变压送入系统，减少了损耗。单元接线省去了发电机出口断路器，提高了供电可靠性。为检修调试方便，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。

该热电厂220kV侧母线因非常重要，出线较多，采用双母线接线，出线侧带有旁路母线，并设有专用旁路断路器，无论母线故障或出线断路器检修，均不能使出线长期停电；而变压器侧不设置旁路母线，在一般条件下变压器高压侧的断路器能在发电机检修时或与变压器同时进行检修。该热电厂110kV侧母线采用单母线分段接线，平时分开运行，减少故障时短路电流，若有重要用户可用接在不同分段上的双回路进行供电。

2、煤炭矿区的热电厂电气主接线分析

如果热电厂的选址是靠近煤炭矿区，那么将其定性为凝汽式热电厂，通常该类热电厂与负荷中心的距离比较远，所以在电能的输送方式上全部选择高压或超高压的方式进行输送，担负系统的基本负荷，装机总容量在1000MW以上，单机容量为200MW 以上，目前以600MW 为主力机组。该热电厂有四台发电机，接成四组单元接线，二个单元接220kV 母线，二个单元接500kV 母线。220kV母线采用带旁路母线的双母线接线方式，装有专用旁路断路器。单机容量300MW以上的大型机组停运对系统影响较大，因此，在变压器进线回路也接入旁路母线。500kV 母线为一台半断路器接线，按电源线与负荷线配对成串要求，而因串数大于两串，同名回路接于同一侧母线，不交叉布置，以减少配电装置占地。用自藕变压器作为两级升高电压间的联络变压器，其低压绕组兼作厂用电的备用电源和启动电源。

3、变电站电气主接线分析

在变电站的主接线设计中，要求和热电厂是一致的，应该按照变电站在电力系统中的负荷性质、地位、出线回路数等条件和实际情况来确定。在变电站的主接线高压侧，接线应该选择断路器数目较少的，这样能够有效的节约成本，随着出线数的不同，采用双母线、单母线、桥形、角形等接线方式。如果变电站的电压等级达到超高压等级，表明该变电站为重要的枢纽变电站，适合采用双母线分段带旁路接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母线分段接线或双母线接线，可便于扩建。6～10kV馈线要选轻型断路器，如SN10型少油断路器或ZN13型真空断路器；如果不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求，要采用限流措施。在变电站中最简易的限制短路电流方法，是使变压器低压侧分列运行；如果分列运行还不能满足要求，就要装设分裂电抗器或出线电抗器，尽量不装限流效果较小的母线电抗器。

4、采用GIS后的热电厂电气主接线优化分析

采用GIS后，双母线接线在不分段时存在致命的弱点，其安全可靠性明显劣于一个半断路器接线。若分段，则一期投入的开关也由6个增加至二期扩建完成后的10个，同一个半断路器接线的7个或10个开关相比在经济上并不占优势；而一期以一个半断路器接线的方案实施，又存在先期投资过大问题。为此，该热电厂先布置扩大内桥接线，待扩建时再过渡到一个半断路器的方案是较为可行的。

从一期过渡到二期，对该热电厂比选的各个方案是基本相同的，只是因为外部结构和周边环境的不同而导致施工难度不一样。首先在一期与二期的对接部位应预留好将来对接的端口，且此端口要便于远景对接，不影响本期设备的正常运行。在二期对接时只需短时间、小范围的停电即可快速完成对接。过渡时首先切断需对接的母线电源，然后将预留端口打开，将已经安装并试验完毕的远景部分与本期对接即可。至于对接的端口部位是否需要再进行耐压试验，设备厂商认为对接部分只有导体没有绝缘体。因此，端口部位可以不用再做试验。但是为安全起见，应同时进行一次整体试验。

GIS设备在热电厂工程中得到广泛应用后，传统的电气主接线方式在安全、可靠的基础上可进行大幅度优化，从而保证整个热电厂的安全运行。但是也要充分认识到，正是由于GIS设备结构上的设计差异，导致了在使用传统设备时所不存在的种种问题。如何在设计时合理地使用新型设备，是达到整个工程系统安全、降低投资的关键。

5、结语

综上所述，通过对热电厂中实际应用的几种电气主接线方式的比较可以看出，设计理论和工程经验都证明，各种接线方式均具可行性。但在采用GIS装置后，给各主接线带来了新的问题，特别是双母线不分段接线，在机组、出线数量较少的情况下，未必能满足经济性的要求，从而在实际工程的使用中需要有较大的限制。

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