抽水蓄能电站电气主接线方式的探讨_陈尚发
第２８卷第１０期电力建设
Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．１０
第１０期年１０月２００７ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｏｃｔ，２００７
・６７・
电源技术・・
抽水蓄能电站电气主接线方式的探讨
陈尚发
（浙江长兴发电有限责任公司，浙江省长兴市，３１３１００）
［摘要］抽水蓄能电站是电力系统不断扩大过程中所产生的一种发电形式，其作用是保证电力系统安全
稳定运行和灵活经济调度。抽水蓄能电站电气主接线方式的选择，应综合考虑抽水蓄能电站在电力系统中所处的地位、机组台数、容量大小、启动方式、自然条件等不同因素的影响，进行全面的经济、技术比较，以及可靠性评估和优化设计论证。［关键词］
抽水蓄能电站
电气主接线
可靠性评估
优化设计
中图分类号：ＴＶ７４３文献标识码：Ｃ文章编号：１０００－７２２９（２００７）１０－００６７－０４
ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＰｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎＭａｉｎＷｉｒｉｎｇ
ＣＨＥＮＳｈａｎｇ－ｆａ
（ＺｈｅｊｉａｎｇＣｈａｎｇｘｉｎｇＰｏｗｅｒＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｘｉｎｇ３１３１００，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］
Ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｅｘｐａｎｄｉｎｇ．Ｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｔｏｋｅｅｐｓａｆｅ
ａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｓｗｅｌｌａｓｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｉｒｉｎｇｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｃｏｎｓｉｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｏｎｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｎｕｍｂｅｒｏｆｕｎｉｔｓ，ｃａｐａｃｉｔｙ，ｓｔａｒｔｕｐｍｅｔｈｏｄ，ｎａｔｕｒａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｅｔｃ．，ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｃｏｍｐｌｅｔｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］
ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｉｎｗｉｒｉｎｇ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ
１
１．１
抽水蓄能机组的作用［１］
调峰填谷
抽水蓄能机组能够利用系统低谷时段的富裕
系统运行的稳定性。
１．４
调相
抽水蓄能电站一般距负荷中心较近，控制方便，
机组具有发电、抽水２种工况下的调相功能，可以作展望未为调相机使用，承担电力系统部分调相任务。来１０００ｋＶ交流特高压电网形成后，电网中的充电功率（即电网轻载时自身产生的无功功率）需要由抽水蓄能机组来吸收，提高全系统运行的电压质量。
电量抽水蓄能，在系统高峰时段则发电，改善了全系统中大型火电、核电机组的运行状态，降低了系统的能耗，提高全系统运行的经济性。
１．２
事故备用
抽水蓄能机组启动灵活迅速，具有低频自动开
机发电，低周快速切泵，抽水工况紧急转为发电等功能。发电工况从启动到满负荷仅需２～４ｍｉｎ，由抽水运行转换到发电工况仅需３～４ｍｉｎ，起到系统事故状态下的快速调频和作为系统瓦解后的“黑启动”电源，提高全系统运行的安全性。
２抽水蓄能电站电气主接线的基本要求［２］
抽水蓄能电站的电气主接线，应综合考虑水文、
气象、动能特性、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，基本要求是：（１）应满足可靠性、灵活性和经济性的要求；（２）应满足电网调峰和事故备用的要求；（３）应满足《电力系统安全稳定导则》的要求；（４）应尽量简单，便于实现自动化控制和分期过渡；（５）有利于电
１．３
调频
抽水蓄能机组能够适应负荷急剧变化，快速调
频性能好，可以作为灵活可靠的调频电源，提高全
收稿日期：２００７－０４－２６
：（，，。
・６８・
电力建设第２８卷
站的运行管理和适应厂网分开及竞价上网的需要。
３抽水蓄能电站的几种电气主接线方式［３］
由于目前的抽水蓄能电站装机数量一般为４台
或６台，单机容量一般为２００～３００ＭＷ（或４００
ＭＷ），接入系统方式为一级５００ｋＶ电压接入系统。从我国电网发展的前景可知，７５０ｋＶ电网已由示范
工程阶段向商业运行阶段过渡，１０００ｋＶ交流特高压试验示范工程已开始起步，为此，未来的抽水蓄能电站有可能直接接入７５０ｋＶ或１０００ｋＶ特高压电网。鉴于上述基本情况和要求，以及我国的国情，提出以下８种抽水蓄能电站的电气主接线方式：
３．１
无母线主接线方式（４台机组、２回出线）
图１所示，优点：主接线最简单，任一台断路器
图２单母线接线
检修或因故退出运行，不影响供电，二次接线相对简单。缺点：１号或３号断路器检修或因故退出运行，将影响发电或抽水。
图３
图１
无母线接线
３角接线
３．２
单母线主接线方式（４台机组、２回出线）
图２所示，优点：一次和二次接线相对简单，便
于扩建。缺点：断路器检修或因故退出运行，将影响发电、抽水或供电。
３．３３角接线方式（４台机组、１回出线）
图３所示，优点：接线相对简单，任一台断路器
检修或因故退出运行，不影响发电、抽水和供电。缺点：二次接线比较复杂，输线电路因故退出运行时，全站全停。
以上３种主接线方式仅适用于装机容量不大，在系统中地位相对次要的抽水蓄能电站。
图４
４角接线
３．４４角接线方式（４台机组、２回出线）
图４所示，优点：任一台断路器检修或因故退出
运行，不影响发电、抽水和供电。缺点：二次接线比较复杂。适用于装机容量较大，在系统中地位相对重要的抽水蓄能电站，如广州（丛化）抽水蓄能电厂（Ａ厂
３．５５角接线方式（４台机组、３回出线）
图５所示，优点：任一台断路器检修或因故退出
运行，不影响发电、抽水和供电。缺点：二次接线比较复杂。适用于装机容量较大，在系统中地位相对重要的抽水蓄能电站，如广州（丛化）抽水蓄能电厂（Ｂ厂
４）×
第１０期抽水蓄能电站电气主接线方式的探讨
・６９・
３．８
单母线分段接线方式（６台机组、２回出线）图８所示，优点：一次和二次接线相对简单。缺
点：任一台断路器检修或因故退出运行，影响发电、抽水和供电。适用于装机容量较大，在系统中地位相对重要的抽水蓄能电站，如浙江安吉天荒坪抽水蓄能电站（６×３００ＭＷ）。
图５５角接线
３．６５角接线方式（６台机组、２回出线）
图６所示，优点：任一台断路器检修或因故退出
运行，不影响发电、抽水和供电。缺点：二次接线比较复杂。适用于装机容量较大，在系统中地位相对重要的抽水蓄能电站。
图８
单母线分段接线
由于抽水蓄能电站机组启、停频繁，机组出口均装有具有换向功能的特种大容量断路器。为了节省投资，机组均采用联合单元制接线方式。超高压配电装置很少有操作任务，为此，超高压配电装置的电气主接线就力求简单，以节省投资，建议采用多角接线方式，避免出现３／２电气主接线方式。
４抽水蓄能电站电气主接线的布置
由于各个抽水蓄能电站的具体情况各不相同，
采用同一种电气主接线，可有不同的布置方式。一般分上、下２部分，上部（地面部分）为超高压配电装
图６
５角接线
置，敞开式（ＡＩＳ）布置在出线比较方便，又有足够大的地方。下部（地下部分）为机组、主变和启动装置等设备，布置在挖空的地下洞库内（地下厂房），上、下之间用超高压电力电缆联接，输出或吸收电能。但采用超高压电力电缆，目前存在因充油电缆漏油而故障率较高和电缆电容引起的操作过电压问题，需要在运行中加以防范和克服。
如果将来用７５０ｋＶ以上电压接入系统，由于没有合适的电力电缆可供选用，上、下之间可用ＳＦ６＋Ｎ２的混合气体为绝缘的离相式全封闭管道线路（ＧＩＬ）联接。如果地面部分没有合适的地方布置超高压配电装置，可将全部超高压配电装置（ＧＩＳ）布置在地下厂房内，用２～３回ＧＩＬ输电管道线路作为出线直接引至地面的转接出线构架与架空超高压线路联接。一般ＧＩＬ输电管道与之相配套的隧道和竖井有数百米，在保证可靠性和系统稳定的前提下，应尽量减
ＳＦ６３．７６角接线方式（６台机组、３回出线）
图７所示，优点：任一台断路器检修或因故退出
运行，不影响发电、抽水和供电。缺点：二次接线比较复杂。适用于装机容量较大，在系统中地位相对重要的抽水蓄能电站。
图
・７０・
电力建设第２８卷
缘输电管道线路（ＧＩＬ）技术开发始于２０世纪７０年代，安装于德国某抽水蓄能电站，现在这项技术已相当成熟［４］，并准备用于正在建设中的拉西瓦水电站（６×７００ＭＷ）７５０ｋＶ的２回出线上［５］，现成功应用于杭州瓶窑变５００ｋＶ出线间隔调整的改造工程中。
和保护拒动等因素而引起电网拓扑结构的变化，从而对电力系统连锁反应事故提供一种定量分析手段，发现系统薄弱环节，为防止系统大面积停电提出建议。
６
１
参考文献
刘国刚，张明华．广州抽水蓄能电厂主要输配电设备运行分析．电力设备，２００６．７（８）：２８～３０
５电气主接线的可靠性评估和优化设计论证［６］
为满足整座电站可靠性、灵活性和经济性的要
求，必须对电站的电气主接线进行可靠性评估和优化设计论证。该工作可通过优化评估软件进行，在计及电站所有元件随机故障及保护拒动和误动条件下，可给出电站向系统输送各种功率的概率和频率，出现各种连通情况的概率和频率，并可进一步考虑水文情况对出力的影响，计算弃水电量的期望值以及对整个发电系统可靠性的影响，对电气主接线的可靠性提供全面的定量描述。
优化评估软件还可以快速评估和优化任何形式的电站电气主接线，把电站电气主接线与输电网架结合，分析由于电站中的元件故障，尤其断路器故障
２陈尚发．大型发电厂电气主接线优化方案的研究．电力建设，
２００６．２７（８）：２３～２７３４
西北电力设计院．发电厂变电所电气接线和布置．２０００
・・Ｓｃｈｏｅｆｆｎｅｒ，ＴＮｅｕｍａｍ．气体绝缘管道电线和气体绝缘组合电Ｇ
器在电厂中的应用．电力建设，２００４．２５（６）：４～７
５黄明良．拉西瓦水电站接入系统与西北７５０ｋＶ电网建设方案的研究．电网技术，２００５．２９（１３）：２０～２５
６王锡凡，别红朝，王秀丽．大型水电站主接线优化及应用．中国电力科学技术奖成果汇编，２００４
（责任编辑：李汉才）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第６６页）
决前期工程中出现的小“簸箕”问题，做到少开或不开基面，达到近乎完美的最佳效果。
一体的综合工程技术。结合输电线路工程的特点，可采用以下２种植被护坡的方法：
（１）土工格室植草护坡，该技术是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良的客土，然后在格室上挂三维植被网，进行喷播植草施工的一种护坡技术。
（２）浆砌片石骨架植草护坡，该技术是指采用浆砌片石在坡面形成框架，常结合铺草皮、三维植被网、土工格室、喷播植草、栽植苗木等方法形成的一
图１
铁塔全方位长短腿与不等高基础设计
种护坡技术，如图２所示。
４．５
植被护坡
线路工程传统的护坡多考虑护坡的强度和稳定
功能，护坡挡土墙多采用浆砌块石，这些设施的表面看似坚固壮观，实际环境效果较差。由于坡面采用浆砌块石护坡后，原有植被和水土并未被保护，底部的土体容易受到雨水冲刷，导致边坡土体的自重压力增大。如果边坡底部未放在原状土中，坡体重力的增加则易发生堆载诱发型滑坡，从而影响线路的安全运行。同时，这些护坡耗用大量的材料，造价很高。
植被护坡是利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡同时美化生态环境的一种新技术，是涉及岩土
图２浆砌片石植草护坡示意图
植被护坡可在少量增加坡体重力的情况下，有效减小大气降水的渗流，从而达到治水的目的。
（：