庫爾烏澤克水電站電氣主接線技術(shù)、經(jīng)濟方案的論證

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)計的庫爾烏澤克電站位于大吉爾尕朗河右岸上，在新源縣的馬場鄉(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3×23.3MW，年均發(fā)電量2.647億kW.h.，額定水頭137.5m，裝機容量23.3MW，單機供水，發(fā)電流量19.87m3/s，電站保證出力為22MW，年最大利用小時數(shù)3784小時，年發(fā)電量2.647億kW.h。

1.1 水電站電氣主接線設(shè)計時的條件

(1)本電站是壩后式水電站，總裝機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，110kV出線要求二回，即一回至用戶，另一回至規(guī)劃的水電站;

(3)發(fā)電機出口電壓為10.5kV;

(4)電站電站作為基荷運行;

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

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

(7)電站建成后需解決運行人員生活區(qū)供電和其他供電。

1.2 水電站電氣主接線設(shè)計時的基本原則

(1)首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)對水電站供電穩(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、動能特性、建設(shè)規(guī)模、接入系統(tǒng)設(shè)計、樞紐總體布置、地形和運輸條件、環(huán)境保護、設(shè)備特點等因素;

(3)電氣主接線應(yīng)簡單、清晰，便于操作維護運行;

(4)電氣主接線應(yīng)具有一定的靈活性，適應(yīng)性;

(5)電氣主接線設(shè)計應(yīng)便于實現(xiàn)自動化，工程造價經(jīng)濟、合理;

(6)滿足電站初期發(fā)電及最終規(guī)模的運行要求，還應(yīng)考慮便于分期過渡;

(7)在可行性研究、初步設(shè)計時根據(jù)電力系統(tǒng)連接的要求和水電站的裝機臺數(shù)，進行電氣主接線方案比較和技術(shù)經(jīng)濟分析論證。

2 電氣主接線的技術(shù)、經(jīng)濟方案論證

2.1 水電站發(fā)電機電壓接線選擇

根據(jù)動能特性，本電站總裝機69.99MW為中型水電站，發(fā)電機電壓接線給出以下三個方案進行比較。即單母線接線、單母線分段接線、單元接線。

(1)方案一

優(yōu)點：發(fā)電機側(cè)采用單母線接線，主變壓器與發(fā)電機容量相同，只有一臺主變;單母線接線，接線簡單;設(shè)備用量少，電氣設(shè)備投資小;直配線供電不受個別發(fā)電機組運行狀態(tài)的影響。缺點：與單母線分段接線比較，主變、母線故障或檢修，需全廠停電;廠用電需架設(shè)10kV線路，廠用電部分投資增大;與單母線分段接線比較，靈活性差。

方案一：主要設(shè)備投資約1104.4萬元。

(2)方案二

優(yōu)點：發(fā)電機側(cè)采用單母線分段接線，簡明清晰，運行維護方便;可靠性好;一段母線或所連元件故障檢修，只需短時停機，待分段隔離開關(guān)拉開后，仍可保持另一段母線運行，與單母線接線比，靈活性好。缺點：與單母線接線比設(shè)備多，占地面積大，投資多。

方案二：主要設(shè)備投資約1242.4萬元。

(3)方案三

優(yōu)點：發(fā)電機側(cè)采用單元接線，簡明清晰，運行維護方便;故障停機影響面小，可靠性高;發(fā)電機電壓設(shè)備最少，簡化布置;可靠性好優(yōu)于方案一、二;靈活性好優(yōu)于方案一、二。缺點：與單母線分段接線比，主變高壓側(cè)出線多，使高壓母線趨于復(fù)雜;主變數(shù)量多，運行維護費高;與單母線分段接線比，不易裝設(shè)直配線。

方案三：主要設(shè)備投資約1299.4萬元。

電站的發(fā)電機電壓側(cè)技術(shù)經(jīng)濟比較情況，比較詳見表2-1。

發(fā)電機電壓接線方案比較表

表2-1

(4)綜合比較

通過分析，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的復(fù)雜性。

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

綜合比較，結(jié)合本電站的裝機容量及單機功率，發(fā)電機電壓母線初擬采用方案二，可靠性好，靈活性好，簡明清晰，運行維護方便;即發(fā)電機側(cè)采用單母線分段接線。

2.2 水電站升高電壓接線選擇

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

(1)方案一

優(yōu)點：外橋接線，簡明清晰;斷路器用量少;一臺主變壓器故障或檢修，暫時切除一回出線，待主變壓器隔離開關(guān)拉開后，可有二回出線送出電站一半功率。缺點：橋斷路器故障，二回出線需解列運行，如有穿越功率通過將受影響;與單母線分段比，擴建不方便。

方案一：主要設(shè)備投資約565萬元。

(2)方案二

優(yōu)點：升高電壓側(cè)采用單母線接線，簡明清晰;繼電保護簡單;進出線回路可不對應(yīng)，配置靈活;擴建方便;升壓站面積小。缺點：母線或與母線所連設(shè)備檢修，全廠需停電。

方案二：主要設(shè)備投資約545萬元。

(3)方案三

優(yōu)點：升高電壓側(cè)采用單母線分段接線，簡明清晰;繼電保護簡單;進出線回路可不對應(yīng)，配置靈活;擴建方便;升壓站面積較大。缺點：斷路器檢修，回路需停電;母線或與母線連接設(shè)備檢修，短時全廠停電，分段后一臺主變運行。

方案三：主要設(shè)備投資約686萬元。

電站的升高電壓側(cè)技術(shù)經(jīng)濟比較情況，升高電壓接線比較詳見表2-2。

升高電壓側(cè)接線方案比較表

表2-2

(4)綜合比較

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