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[摘 要]本文主要介绍了新疆小山口水电站主接线如何通过机组台数、容量、接入系统、设备选择等技术经济比较，最终确定各电压等级的接线方案。
[关键词]电气主接线、发电机与变压器组合方式；110kV侧接线；厂用电电源接线；
中图分类号：F416.6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2013）23-0059-01
1 电站概况
新疆小山口水电站装机3×20MW，总装机容量60MW，以110kV一级电压送出，出线3回，一期只出1回，至和静县220kV变电所110kV侧，导线为LGJ-240，距离58km。另2回线路一回接入在建的小山口二级水电站，一回备用。水电站工程开发任务是水力发电，向地区电网提供电力电量，以满足经济社会的发展需求。
2 电气主接线接线型式比较
2.1 发电机与变压器侧组合方式的选择
本电站装机容量为3×20MW，发电机出口电压为10.5kV。根据电站的机组台数及装机容量，电站发电机-变压器组合方式的接线形式选择单元接线、扩大单元接线、联合单元接线三种接线方案进行分析论证。
方案一：每台发电机与变压器采用单元接线，机变组一一对应，接线最简明、清晰，运行灵活可靠，继电保护简单，单一元件故障影响范围小。主变与高压侧进线间隔较方案二、方案三均增加1个，不利于高压侧进线布置，该部分投资有所增加。根据短路电流计算结果，发电机出口断路器选择优于扩大单元接线。
方案二：2台发电机采用扩大单元接线，1台发电机采用单元接线。扩大单元接线简单、清晰，运行较灵活可靠，继电保护简单。与单元接线相比，主变及高压侧进线间隔数量减少一回，有利于简化高压侧进线布置，降低设备投资。任何一台机组停机，不影响厂用电源供电。主变压器或其相应高压侧设备故障、检修时，两台机组容量受阻。本电站电能送至地区电网，待电站建成发电后，其在系统中所占比例不大，两台机同时切机对系统冲击不大。
方案三：1台机组单元接线，2台机组联合单元接线。主变高压侧进线间隔比方案一少1个，有利于简化高压侧接线形式，投资较单元接线少。联合单元中一台主变压器故障或检修，接于本单元的全部机组需短时停电，通过隔离开关操作后，另一机组仍可继续投入运行，这与扩大单元相比具有一定灵活性。但继电保护相对复杂。
经济比较见表1。
经方案比较及技术经济分析论证：发电机电压侧采用方案二，即2台发电机采用扩大单元接线，1台发电机采用单元接线。此方案投资最低，接线简明、清晰，运行灵活可靠，完全满足电力系统稳定、灵活性的要求。
2.2 110kV侧接线方式的选择
110kV侧配电装置可选户外敞开式设备和户内GIS设备。距离厂房80m远处，可开挖户外开关站，其高程较厂房发电机层高约40m。户外敞开式升压站面积约60m×90m。由于本电站位于多震（地震基本烈度8°）、多风沙山区，自然条件较差，110kV高压侧配电装置采用GIS方案。本电站110kV侧有5回进出线，选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线三种方案进行分析比较。
单母线接线最为简单清晰，设备元件最少，故障几率低，造价低，继电保护简单；扩建较方便；但是当母线及相连接件故障时全厂电能无法送出，运行可靠性较单母线分段接线低。GIS设备电气性能优越，母线故障几率很小，可靠性相对提高。
单母线分段接线简单、清晰，母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线供电；单母线分段接线相对可靠性、灵活性高；但较单母线接线增加了两个间隔的设备，相应投资增加。当分段断路器故障时，全厂需暂时停电；当出线开关故障或检修时，该回路无法送电。
双母线接线灵活性高，一组母线及所连接设备检修或故障，不影响另一母线供电，将故障母线所连接回路切换至另一母线后即可恢复供电，带分段母线减少了该段母线及母联断路器故障范围，提高接线的可靠性，便于分期建设，电源与负荷的可合理调配。设备数量最多，其切换过程较复杂，继电保护较为复杂，且投资相应增高。
经济比较见表2。
本电站110kV侧进出线回路数较少，单母线接线简单清晰，设备元件少，造价低，继电保护简单。采用GIS设备完全满足本电站供电可靠性、调度灵活性以及安全稳定运行的要求。因此110kV侧配电装置接线形式采用单母线接线。
2.3 厂用电电源的接线
1）电站厂用电接线
本电站厂用电源接线形式为，自两台主变压器低压侧10.5kV母线各引一回，经2000kVA隔离变压器至10kV饋电母线I段和II段。电站运行中，110kV系统倒送作为全厂第二电源点。施工变电所（按永久型变电所设计）待工程完工后作为厂用电的第三电源。厂用电源供电方式采用10kV和0.4kV两级电压。为保证供电可靠性，10kV母线分为2段，每段均能实现备用电源自投；0.4kV母线分为2段，分别由2台10/0.4kV厂变接入，两段0.4kV母线之间要求实现备用电源自投。
2）10kV厂用电运行方式
10kV厂用电系统为单母线分段接线，正常运行时施工变进线断路器和分段断路器处于分闸位置，由各段母线主变低压侧进线电源分别供电，当1回进线电源失电并跳开后，在判断该段母线失压并且进线断路器跳开后，合上分段断路器；另一段亦然。当全厂停机且与系统断开时，退出2回10kV母线主变低压侧进线电源，投入施工变进线电源，该施工变断路器与其余两回进线断路器间实现合闸闭锁。
3）坝区供电形式
本电站厂房为坝后式厂房，坝区用电主要供电对象发电引水系统及泄洪系统的闸门及启闭机等，在坝区左坝肩设置单独的630kVA箱式变电站供电，箱变距厂房约300m，电源由厂房10kV馈电母线I、II段各引入一回至箱式变压器提供，另外为保证坝区供电安全，设置一台200kW的柴油机组作为保安电源。
4）其他供电对象
由于电站所在地冬季漫长寒冷，单独设置一台容量为630kVA的采暖变压器，接于厂内10kV厂用电母线I段。电站生活管理区距离电站约3km，电站10kV厂用电母线I、II段母线各提供一回电源至生活管理区箱变。
3 结论
电气主接线的确定应综合考虑水文气象、动能特性、系统状况、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、设备特点等因素；电气主接线应满足电力系统的稳定、可靠性的要求以及电力系统对电站机组运行方式的要求，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、经济合理等要求；电气主接线设计还应考虑在非常情况下、不致造成水库大量弃水、严重影响电站效益和安全运行。目前，小山口水电站电气主接线设计于2006年顺利通过通过审查，三台机组均已投产发电，运行稳定。
[关键词]电气主接线、发电机与变压器组合方式；110kV侧接线；厂用电电源接线；
中图分类号：F416.6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2013）23-0059-01
1 电站概况
新疆小山口水电站装机3×20MW，总装机容量60MW，以110kV一级电压送出，出线3回，一期只出1回，至和静县220kV变电所110kV侧，导线为LGJ-240，距离58km。另2回线路一回接入在建的小山口二级水电站，一回备用。水电站工程开发任务是水力发电，向地区电网提供电力电量，以满足经济社会的发展需求。
2 电气主接线接线型式比较
2.1 发电机与变压器侧组合方式的选择
本电站装机容量为3×20MW，发电机出口电压为10.5kV。根据电站的机组台数及装机容量，电站发电机-变压器组合方式的接线形式选择单元接线、扩大单元接线、联合单元接线三种接线方案进行分析论证。
方案一：每台发电机与变压器采用单元接线，机变组一一对应，接线最简明、清晰，运行灵活可靠，继电保护简单，单一元件故障影响范围小。主变与高压侧进线间隔较方案二、方案三均增加1个，不利于高压侧进线布置，该部分投资有所增加。根据短路电流计算结果，发电机出口断路器选择优于扩大单元接线。
方案二：2台发电机采用扩大单元接线，1台发电机采用单元接线。扩大单元接线简单、清晰，运行较灵活可靠，继电保护简单。与单元接线相比，主变及高压侧进线间隔数量减少一回，有利于简化高压侧进线布置，降低设备投资。任何一台机组停机，不影响厂用电源供电。主变压器或其相应高压侧设备故障、检修时，两台机组容量受阻。本电站电能送至地区电网，待电站建成发电后，其在系统中所占比例不大，两台机同时切机对系统冲击不大。
方案三：1台机组单元接线，2台机组联合单元接线。主变高压侧进线间隔比方案一少1个，有利于简化高压侧接线形式，投资较单元接线少。联合单元中一台主变压器故障或检修，接于本单元的全部机组需短时停电，通过隔离开关操作后，另一机组仍可继续投入运行，这与扩大单元相比具有一定灵活性。但继电保护相对复杂。
经济比较见表1。
经方案比较及技术经济分析论证：发电机电压侧采用方案二，即2台发电机采用扩大单元接线，1台发电机采用单元接线。此方案投资最低，接线简明、清晰，运行灵活可靠，完全满足电力系统稳定、灵活性的要求。
2.2 110kV侧接线方式的选择
110kV侧配电装置可选户外敞开式设备和户内GIS设备。距离厂房80m远处，可开挖户外开关站，其高程较厂房发电机层高约40m。户外敞开式升压站面积约60m×90m。由于本电站位于多震（地震基本烈度8°）、多风沙山区，自然条件较差，110kV高压侧配电装置采用GIS方案。本电站110kV侧有5回进出线，选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线三种方案进行分析比较。
单母线接线最为简单清晰，设备元件最少，故障几率低，造价低，继电保护简单；扩建较方便；但是当母线及相连接件故障时全厂电能无法送出，运行可靠性较单母线分段接线低。GIS设备电气性能优越，母线故障几率很小，可靠性相对提高。
单母线分段接线简单、清晰，母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线供电；单母线分段接线相对可靠性、灵活性高；但较单母线接线增加了两个间隔的设备，相应投资增加。当分段断路器故障时，全厂需暂时停电；当出线开关故障或检修时，该回路无法送电。
双母线接线灵活性高，一组母线及所连接设备检修或故障，不影响另一母线供电，将故障母线所连接回路切换至另一母线后即可恢复供电，带分段母线减少了该段母线及母联断路器故障范围，提高接线的可靠性，便于分期建设，电源与负荷的可合理调配。设备数量最多，其切换过程较复杂，继电保护较为复杂，且投资相应增高。
经济比较见表2。
本电站110kV侧进出线回路数较少，单母线接线简单清晰，设备元件少，造价低，继电保护简单。采用GIS设备完全满足本电站供电可靠性、调度灵活性以及安全稳定运行的要求。因此110kV侧配电装置接线形式采用单母线接线。
2.3 厂用电电源的接线
1）电站厂用电接线
本电站厂用电源接线形式为，自两台主变压器低压侧10.5kV母线各引一回，经2000kVA隔离变压器至10kV饋电母线I段和II段。电站运行中，110kV系统倒送作为全厂第二电源点。施工变电所（按永久型变电所设计）待工程完工后作为厂用电的第三电源。厂用电源供电方式采用10kV和0.4kV两级电压。为保证供电可靠性，10kV母线分为2段，每段均能实现备用电源自投；0.4kV母线分为2段，分别由2台10/0.4kV厂变接入，两段0.4kV母线之间要求实现备用电源自投。
2）10kV厂用电运行方式
10kV厂用电系统为单母线分段接线，正常运行时施工变进线断路器和分段断路器处于分闸位置，由各段母线主变低压侧进线电源分别供电，当1回进线电源失电并跳开后，在判断该段母线失压并且进线断路器跳开后，合上分段断路器；另一段亦然。当全厂停机且与系统断开时，退出2回10kV母线主变低压侧进线电源，投入施工变进线电源，该施工变断路器与其余两回进线断路器间实现合闸闭锁。
3）坝区供电形式
本电站厂房为坝后式厂房，坝区用电主要供电对象发电引水系统及泄洪系统的闸门及启闭机等，在坝区左坝肩设置单独的630kVA箱式变电站供电，箱变距厂房约300m，电源由厂房10kV馈电母线I、II段各引入一回至箱式变压器提供，另外为保证坝区供电安全，设置一台200kW的柴油机组作为保安电源。
4）其他供电对象
由于电站所在地冬季漫长寒冷，单独设置一台容量为630kVA的采暖变压器，接于厂内10kV厂用电母线I段。电站生活管理区距离电站约3km，电站10kV厂用电母线I、II段母线各提供一回电源至生活管理区箱变。
3 结论
电气主接线的确定应综合考虑水文气象、动能特性、系统状况、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、设备特点等因素；电气主接线应满足电力系统的稳定、可靠性的要求以及电力系统对电站机组运行方式的要求，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、经济合理等要求；电气主接线设计还应考虑在非常情况下、不致造成水库大量弃水、严重影响电站效益和安全运行。目前，小山口水电站电气主接线设计于2006年顺利通过通过审查，三台机组均已投产发电，运行稳定。