于靖霖
黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司 黑龙江 牡丹江 157000
摘要：本文首先阐述了抽水蓄能机组的作用，论述了抽水蓄能电站电电气主接线设计的原则分析，接着分析了抽水蓄能电站电气主接线方式，最后对抽水蓄能电站电气主接线布置进行了探讨。
关键词：抽水蓄能电站；电气主接
1抽水蓄能机组的作用
1.1调峰填谷
抽水蓄能机组可以利用系统低谷期的充裕电力，在系统高峰期抽水蓄能发电，改善大型火电、核电机组在整个系统中的运行状况，降低系统能耗，提高整个系统运行的经济性。
1.2事故备用
抽水蓄能机组启动灵活、快速，具有低频自动发电、低周期快速切换水泵、抽水工况应急发电等功能。从启动到满负荷只需2-4分钟降雨，从抽水运行到发电运行只需3-4分钟，可用于系统事故状态下的快速调频和系统崩溃后的“黑启动”供电，提高了整个系统运行的安全性。
1.3调频
抽水蓄能机组能够适应负荷的快速变化，具有良好的快速调频性能，可以作为灵活可靠的调频电源，提高整个系统运行的稳定性。
1.4调相
抽水蓄能电站一般靠近负荷中心，便于控制。机组具有发电和抽水两种工况下的调相功能，可作为调相摄像机承担电力系统的部分调相任务。展望未来，1000kV交流UHV电网形成后，电网中的充电功率(即电网在轻负荷下产生的无功功率)需要被抽水蓄能机组吸收，以提高整个系统运行的电压质量。
2抽水蓄能电站电电气主接线设计的原则分析
2.1灵活性
电气主接线必须保证各种工况都能轻松实现，以保证操作方便。接线应尽可能可靠简洁，便于工作人员快速掌握，保证操作时不会因接线复杂而出错。为保证调度的便捷性，设计时应考虑调度的快速性，满足调度部门的基本要求；为保证扩建的便利性，设计时应充分考虑未来的扩建，并在设计初期保证未来的扩建预算。
2.2供电可靠性
只有当主接线可靠工作时，才能为用户提供不间断的供电，这就要求供电作为电力生产和分配的第一要素具有可靠性。考虑电气主接线可靠性的主要标准是:断路器损坏修理时，不应影响供电系统；当母线或线路发生故障时，应保证对重要用户的供电。这就要求我们要尽量减少主变压器的停运次数和线路的停运回路，从而将所有变电站停运的可能性降到最低。
2.3经济合理
设计主接线时，应充分考虑其构造是否符合经济合理性。在设计主接线时，需要在保证质量的同时尽量减少投资，这就要求最大限度地节约变电站的建设成本、一系列设备的采购和放置成本、安装成本等费用。此外，不同的接线方式和方法也会造成投入资金成本的明显差异；在主接线设计中，在保证正常使用的同时，应尽可能减少占地面积，因为设计中采用的接线方式不同，会导致配电装置的占地面积差异较大，这就要求在电气主接线设计中要考虑到这种情况；此外，在设计主接线时，应尽可能减少能量损耗，以达到合理设计，满足主接线设计的要求。
2.4适应性和可扩展性
在设计主电气线路时，必须满足用户的供电要求，在设计主电气线路时必须考虑到未来可能的利用率，以便能够不断适应负荷变化。延伸电气管道的主管路时，还应确保原始管线自适应到最终布线过程，如果有足够的连续供应保证或最少的停电时间，管道和变压器可以在不受干扰的情况下运行。
3抽水蓄能电站电气主接线方式
3.1接线方式概述
由于电站装机容量在河北南网占有较大比重，靠近河北南网负荷中心，运行方式复杂，线路输送容量大，潮流变化大。为保证电网安全运行，500kV侧采用四边形接线(初期为1/2四边形接线)。出线采用500kV管道母线(GIL)，通过出线走廊和出线竖井至地面出线场，再通过一次500kV架空线路接入系统，预留一次出线。发电机电动机和主变压器通过组合单元连接，发电机电动机断路器和换向开关安装在发电机电动机和主变压器之间。机组的同步和换相在主变压器的低压侧进行。电站全厂设置一套晶闸管变频启动装置(SFC)，用于在抽水和调相条件下启动机组，并采用背靠背启动作为备用，启动电路的接线可以实现每个单元可以背靠背的启动另外三个单元。
3.2主接线运行方式
初期主接线为1/2四边形接线，在发电厂GIS内布置两个开关(5002和5003)，由管道母线(GIL)经出线走廊和出线竖井接至出线场，再经一次500kV架空线路送至变电站，如图1所示。
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在初期运行中，连接形式仅为角连接的一半，运行可靠性和灵活性相对较低。四台机组同时运行时，如果一个开关跳闸，两台机组将失去负荷，对系统的影响很大。此时，应加强对另外两台机组和另一台开关的运行监控，防止更多的事故发生，并做好相关的事故预测和充分的处理措施。当母线或线路故障时，两个开关将跳闸，所有运行单元将通过甩负荷关闭，500kV系统将断电。
抽水蓄能电站500kV线路出口端没有安装开关，5002开关两侧只安装两把刀，5002A-6和5002B-6。线路维护时，首先断开开关5002和5003以及线路另一侧的开关，然后打开相关的闸刀，最后将闸刀5002B-6作为线路与厂内设备的隔离点。检修管道母线GIL时，首先断开开关5002和5003以及对面线路上的开关，然后打开相关的切刀，最后将切刀5002A-6和5002B-6作为隔离点。此时500kV系统将失电，检修电源和厂用电取自35kV临时厂用电系统。如果5002A-6刀没有安装在一期接线中，在维修500kV线路或管道母线GIL时不会受到影响。但是考虑到二级出线，必须设置5002A-6刀。
500kV无开关线路对电网和电站的影响而言，当母线和管道母线GIL安装线路保护CT以下发生故障时，不仅应跳闸开关5002和5003，还应向电站侧的远程跳闸装置发送远程直接跳信号。接收到该信号后，侧面的远程跳闸装置将通过本地判别装置跳闸。这将导致故障时间延长，可能会对系统的稳定性产生一定的影响。
4抽水蓄能电站电气主接线的布置
由于各抽水蓄能电站的具体情况不同，采用相同的电气主接线可以做出不同的布置。一般分为上下两部分。上部(接地部分)为超高压配电装置，敞开式(AIS)布置在出线方便且足够大的地方。下部(地下部分)是机组、主变压器、启动装置等设备，布置在挖空的地下洞室(地下厂房)内。上部和下部通过超高压电力电缆连接，输出或吸收电能。但在使用超高压电力电缆时，存在充油电缆漏油导致故障率高、电缆电容导致操作过电压等问题，需要在操作中加以预防和克服。
如果以后系统接750kV以上电压，由于没有合适的电力电缆可供选择，上、下部分可以用sR+N2混合气体绝缘的分相全封闭管道线路(GlL)连接。如果地面没有合适的地方布置超高压配电设备，可将所有超高压配电设备布置在地下厂房内，用2~3倍的GIL输电线作为出线直接引至地面与架空高压线路连接。一般与GIL输气管道配套的隧道和竖井有数百米。在保证可靠性和系统稳定性的前提下，应尽量减少GIL输气管道的环路数，以节省投资。
结束语：
抽水蓄能电站是电力系统中最经济、最可靠、最成熟的储能装置。它具有生命周期长、容量大的特点，是新能源发展的组成部分之一。通过支持抽水蓄能电站的建设，可以降低核电机组的运行维护成本，延长机组的使用寿命；可以有效降低风电场并网运行对电网的影响，提高风电场与电网运行的协调性和电网运行的安全性和稳定性。因此，对其进行研究具有重要的现实意义。
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