庫爾烏澤克水電站電氣主接線技術、經濟方案的論證

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域，河流右岸為新源縣區域，設計的庫爾烏澤克電站位于大吉爾尕朗河右岸上，在新源縣的馬場鄉和鞏留縣的莫合爾鄉境內，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，年均發電量2.647億kW.h.，額定水頭137.5m，裝機容量23.3MW，單機供水，發電流量19.87m3/s，電站保證出力為22MW，年最大利用小時數3784小時，年發電量2.647億kW.h。

1.1 水電站電氣主接線設計時的條件

(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，另一回至規劃的水電站;

(3)發電機出口電壓為10.5kV;

(4)電站電站作為基荷運行;

(5)需考慮給近區馬場鄉和莫合爾鄉等處供電，要求電壓為35kV;

(6)按近區有負荷考慮(電站前池、渠首等)，發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供電和其他供電。

1.2 水電站電氣主接線設計時的基本原則

(1)首先應滿足電力系統對水電站供電穩定性、可靠性要求。即能夠不間斷地(或可用率很高地)向系統送出合格電能;

(2)應綜合考慮水電站的水文氣象、動能特性、建設規模、接入系統設計、樞紐總體布置、地形和運輸條件、環境保護、設備特點等因素;

(3)電氣主接線應簡單、清晰，便于操作維護運行;

(4)電氣主接線應具有一定的靈活性，適應性;

(5)電氣主接線設計應便于實現自動化，工程造價經濟、合理;

(6)滿足電站初期發電及最終規模的運行要求，還應考慮便于分期過渡;

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

2 電氣主接線的技術、經濟方案論證

2.1 水電站發電機電壓接線選擇

根據動能特性，本電站總裝機69.99MW為中型水電站，發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

優點：發電機側采用單母線接線，主變壓器與發電機容量相同，只有一臺主變;單母線接線，接線簡單;設備用量少，電氣設備投資小;直配線供電不受個別發電機組運行狀態的影響。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：主要設備投資約1104.4萬元。

(2)方案二

優點：發電機側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：與單母線接線比設備多，占地面積大，投資多。

方案二：主要設備投資約1242.4萬元。

(3)方案三

優點：發電機側采用單元接線，簡明清晰，運行維護方便;故障停機影響面小，可靠性高;發電機電壓設備最少，簡化布置;可靠性好優于方案一、二;靈活性好優于方案一、二。缺點：與單母線分段接線比，主變高壓側出線多，使高壓母線趨于復雜;主變數量多，運行維護費高;與單母線分段接線比，不易裝設直配線。

方案三：主要設備投資約1299.4萬元。

電站的發電機電壓側技術經濟比較情況，比較詳見表2-1。

發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雜性。

從選擇設備的角度考慮，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，結合本電站的裝機容量及單機功率，發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;即發電機側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：主要設備投資約565萬元。

(2)方案二

優點：升高電壓側采用單母線接線，簡明清晰;繼電保護簡單;進出線回路可不對應，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備檢修，全廠需停電。

方案二：主要設備投資約545萬元。

(3)方案三

優點：升高電壓側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，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備檢修，短時全廠停電，分段后一臺主變運行。

方案三：主要設備投資約686萬元。

電站的升高電壓側技術經濟比較情況，升高電壓接線比較詳見表2-2。

升高電壓側接線方案比較表

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，結合電站在系統的位置，110kV送出工程一回至用戶，另一回至規劃的水電站，因此，初擬方案二。