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清遠(yuǎn)抽水蓄能電站電氣主接線優(yōu)缺點(diǎn)淺析

文檔作者：彭鋮文檔來源：中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司檢修試驗(yàn)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月03日
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根據(jù)抽水蓄能電站分散布局的原則，南方（廣
東）電網(wǎng)繼廣州、惠州、深圳抽水蓄能電站相繼投產(chǎn)
與建設(shè)之后，在粵中地區(qū)西部建設(shè)清遠(yuǎn)抽水蓄能電
站（簡稱清蓄電站），既滿足廣東電網(wǎng)以及珠江三角
洲西北部負(fù)荷中心電力市場(chǎng)發(fā)展的需要，又有利于
電網(wǎng)電力市場(chǎng)發(fā)展、平衡當(dāng)?shù)刎?fù)荷、減輕電網(wǎng)輸電壓
力，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)整廣東電源結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)調(diào)峰能
力、配合西電東送、增強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。
0 電氣主接線概述
清蓄電站位于清遠(yuǎn)市清新縣太平鎮(zhèn)境內(nèi)，安裝
4 臺(tái)單機(jī)容量320 MW 的單級(jí)立軸混流可逆式機(jī)
組，總裝機(jī)容量1 280 MW，設(shè)計(jì)年抽水耗電量
30.283 億kW·h，年發(fā)電量23.316 億kW·h。清蓄電
站電氣主接線方案如圖1 所示：4 臺(tái)發(fā)電電動(dòng)機(jī)與
主變壓器低壓側(cè)采用“一機(jī)一變”單元接線，并在主
變高電壓側(cè)由2 個(gè)單元組成聯(lián)合單元接線，發(fā)電電
動(dòng)機(jī)和主變壓器之間裝設(shè)有斷路器及換相開關(guān)等設(shè)
備，機(jī)組同期及換相在主變低壓側(cè)進(jìn)行。主變一級(jí)升
壓至500 kV，通過洞內(nèi)500 kV GIS 及高壓電纜與地
面開關(guān)站500 kV GIS 連接，地面開關(guān)站500 kV GIS
采用四角形接線，經(jīng)一回架空線路接入花都變電站
引入系統(tǒng)，并預(yù)留一回500 kV 出線間隔。
1 機(jī)變聯(lián)合單元接線分析
1.1 聯(lián)合單元接線優(yōu)點(diǎn)
（1）采用發(fā)電電動(dòng)機(jī)與主變壓器聯(lián)合單元接線方
式，其主接線清晰、簡潔、可靠性高，當(dāng)某一機(jī)組故障
或檢修時(shí)，不會(huì)影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行。
（2）因抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行工況多、機(jī)組啟停及工
況轉(zhuǎn)換頻繁，在發(fā)電機(jī)出口處裝設(shè)斷路器，既可作為
同期開關(guān)，又可減少500 kV 高壓側(cè)開關(guān)操作次數(shù)，
降低故障影響范圍，增大保護(hù)的選擇性，同時(shí)還能提
高廠用電、靜止變頻啟動(dòng)裝置和勵(lì)磁等電源的可靠性。
（3）當(dāng)全廠機(jī)組停運(yùn)、故障或檢修時(shí)，能不間斷
地從系統(tǒng)倒送電，以保證廠用電正常供電；當(dāng)某主變
回路故障時(shí)，可立即跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器及主變
高壓側(cè)開關(guān)，迅速排除故障，保障系統(tǒng)安全。
1.2 聯(lián)合單元接線缺點(diǎn)
（1）運(yùn)行方式不靈活，停電范圍大。除發(fā)電電動(dòng)
收稿日期：2015-10-23
作者簡介：彭鋮（1980-），男，工程師，從事抽水蓄能電站電氣設(shè)備
技術(shù)管理工作遙
清遠(yuǎn)抽水蓄能電站電氣主接線優(yōu)缺點(diǎn)淺析
彭鋮
（中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司檢修試驗(yàn)中心，廣東廣州511400）
摘要：初步分析了清遠(yuǎn)抽水蓄能電站電氣主接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，探討了主接線對(duì)安全運(yùn)行、檢修隔離操作等的影
響，展望了抽水蓄能電站電氣主接線的發(fā)展方向，供同類抽水蓄能電站電氣主接線設(shè)計(jì)參考。
關(guān)鍵詞：電氣主接線；四角形接線；聯(lián)合單元接線
中圖分類號(hào)：TM645.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-5387（2015）S-0040-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.S.012
第38 卷增刊水電站機(jī)電技術(shù)Vol.38 Suppl.
2015 年12 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station Dec.2015
圖1 清蓄電站電氣主接線示意圖
40
機(jī)外，聯(lián)合單元中的任一元件（如勵(lì)磁變壓器）故障
或檢修時(shí)，都將使整個(gè)聯(lián)合單元退備。與單元接線相
比，聯(lián)合單元運(yùn)行方式的變換顯得不靈活，在相同的
情況下，其停電范圍也比單元接線大一倍。
（2）倒閘操作復(fù)雜，易產(chǎn)生誤操作。聯(lián)合單元的
倒閘操作較為繁瑣，整個(gè)聯(lián)合單元退備，不僅一次設(shè)
備的操作量與難度加大，二次設(shè)備的操作處理也隨
考慮整個(gè)聯(lián)合單元全局而變得復(fù)雜。同時(shí)，聯(lián)合單元
的事故應(yīng)急處理也較為復(fù)雜。
（3）運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，電力損失較大。鑒于聯(lián)合單
元的局限性，在高壓側(cè)故障相同的情況下，其停電范
圍擴(kuò)大一倍，電力輸出損失比單元接線多一臺(tái)機(jī)組
的出力。蓄能電站無論處于發(fā)電還是抽水工況運(yùn)行
時(shí)，聯(lián)合單元中經(jīng)常出現(xiàn)一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行、一臺(tái)機(jī)組備
用情況，這樣一臺(tái)主變經(jīng)?？蛰d掛在系統(tǒng)上，導(dǎo)致產(chǎn)
生一臺(tái)主變空載損耗的電力浪費(fèi)。
（4）繼電保護(hù)配置較復(fù)雜。與單元接線相比，①
必須增設(shè)一定數(shù)量的元件保護(hù)裝置（如短線差動(dòng)保
護(hù)）；②保護(hù)的整定計(jì)算更為復(fù)雜；③把變壓器差動(dòng)
保護(hù)范疇擴(kuò)大至發(fā)電機(jī)。
（5）故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)沖擊大，不利于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。
蓄能電站尤其當(dāng)在承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)時(shí)發(fā)生故障，聯(lián)合
單元接線將直接給系統(tǒng)造成2×320 MW 的功率缺
額，極大地沖擊電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2 500 kV GIS 系統(tǒng)接線分析
清蓄電站主接線500 kV 側(cè)采用四角形接線，以
兩回出線（初期為一回）接入廣東電網(wǎng)500 kV 系統(tǒng)，
每回出線均可輸送全廠容量。500 kV 系統(tǒng)采用當(dāng)前
國際上先進(jìn)的SF6 氣體絕緣全封閉組合電器（簡稱
GIS）。GIS 系統(tǒng)分層次布置，包括主變洞內(nèi)GIS 與地
面開關(guān)站GIS。GIS 系統(tǒng)分為6 個(gè)間隔，每個(gè)間隔均
配置一個(gè)現(xiàn)地控制柜，用于對(duì)本間隔各元件進(jìn)行現(xiàn)
地控制操作。
2.1 GIS 系統(tǒng)四角形接線優(yōu)點(diǎn)
（1）四角形主接線簡單明了，運(yùn)行方式靈活。四
角形接線凸顯了其布置緊湊、占地面積小、操作靈活
等優(yōu)點(diǎn)，不失為一種較理想的接線方式。
（2）四角形接線可靠性比較高。當(dāng)任一斷路器故
障或檢修時(shí)，均不影響全電站容量的送出或系統(tǒng)的
倒供電。如圖1 所示，甚至某兩臺(tái)斷路器同時(shí)故障或
檢修（如斷路器102 和斷路器104）時(shí)，也不會(huì)影響
全站對(duì)外的送、受電。
（3）斷路器數(shù)量等于進(jìn)出回路總量，且每條回路
都與兩臺(tái)斷路器相連接，該接線能方便、靈活地切換
主變與出線間的電力交換。事故切換或運(yùn)行方式改
變等所有操作均由斷路器實(shí)現(xiàn)，不需隔離開關(guān)（刀
閘）參與，隔離開關(guān)僅作為隔離電源的器件，也只在
設(shè)備檢修時(shí)起隔離電源之用，從而極大地提高了四
角形接線系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
（4）在線路側(cè)配置快速地刀302，檢修時(shí)可釋放
線路中的殘余電荷；防止線路側(cè)斷路器未及時(shí)斷開
而造成事故，確保人身和設(shè)備安全。
（5）從工程投資費(fèi)用考慮，500 kV 系統(tǒng)主接線采
用四角形接線型式投資最省。
2.2 GIS 系統(tǒng)接線的不足
（1）清蓄電站初期只投運(yùn)一回出線，當(dāng)母線或線
路發(fā)生故障時(shí)，將直接跳閘兩臺(tái)斷路器101、103，所
有正運(yùn)行的機(jī)組將甩負(fù)荷停機(jī)，500 kV、廠高變等全
掉電。這種惡劣事故對(duì)電站機(jī)組、上游水道等造成很
大沖擊。此時(shí)，應(yīng)立即投運(yùn)10 kV 備用電源或黑啟
動(dòng)，做好事故應(yīng)急和緊急處理措施，防止事故擴(kuò)大化。
（2）當(dāng)斷路器101 和斷路器102 同時(shí)故障，或當(dāng)
斷路器103 和斷路器104 同時(shí)故障時(shí)，全廠將損失
一半的容量。尤其在清蓄電站全廠承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)時(shí)，
電網(wǎng)的備用容量往往嚴(yán)重缺乏，一旦由于某單一元
件故障或某一元件檢修（如隔離刀閘202）與另一元
件故障重疊時(shí)，就會(huì)切斷電站的全部容量造成全廠
停機(jī)，極端情況下會(huì)引起系統(tǒng)的瓦解或崩潰。
（3）四角形接線在正常供電時(shí)，接線成閉合環(huán)形，
有環(huán)形母線。任一臺(tái)斷路器故障或檢修時(shí)，不影響線
路連續(xù)性供電，但也變成了開環(huán)運(yùn)行，降低了主接線
可靠性。
（4）四角形主接線的二次接線比較復(fù)雜，一、二
次回路倒換操作較多，繼電保護(hù)控制相對(duì)較為復(fù)雜。
（5）當(dāng)線路故障時(shí)，要跳開兩組斷路器，且對(duì)跳
閘的同時(shí)性要求很高，否則遲跳的那組斷路器將承
受全站的斷路容量，影響斷路器的使用壽命。
（6）GIS 設(shè)備雖然擁有較高的可靠性指標(biāo)，但在
運(yùn)行過程中由于元件故障檢修的幾率仍較大，且修
復(fù)時(shí)間較長，當(dāng)某間隔一元件需要檢修時(shí)，相鄰氣隔
需要降低SF6 壓力，使得停電范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，造成
不必要的損失。
3 展望
（1）清蓄電站機(jī)組出口處裝設(shè)有斷路器和換相開
關(guān)，換相開關(guān)的設(shè)置增加了對(duì)母線洞的空間需求和
投資成本。目前，大容量輕型SF6 氣體絕緣五極正、反
相斷路器可在一組斷路器中實(shí)現(xiàn)換相（ABC ACB）及
分、合操作，不必另裝反相隔離開關(guān)，已在美、日等國
及其他一些電站中應(yīng)用[1]；另外，選用兩個(gè)斷路器代
替換相開關(guān)，既可以換相、隔離，又可達(dá)到同期的目
的，斷路器壽命也能延長一倍，不失為一種好的選
擇，如回龍抽水蓄能電站選用兩臺(tái)斷路器組合作為
換相和同期開關(guān)[2]。
淵下轉(zhuǎn)第59 頁冤
彭增刊 鋮：清遠(yuǎn)抽水蓄能電站電氣主接線優(yōu)缺點(diǎn)淺析 41
（2）早日投運(yùn)一回備用500 kV 出線，能極大提
高清蓄電站主接線系統(tǒng)的可靠性，充分發(fā)揮500 kV
四角形接線的優(yōu)勢(shì)。
（3）目前考慮高壓電纜的投資成本，聯(lián)合單元接
線優(yōu)于單元接線方案。但隨著管道母線（GIL）制造技
術(shù)的提高和生產(chǎn)成本的下降，單元接線方式從運(yùn)行
方式、倒閘操作、停電范圍、保護(hù)配置等諸多方面均
優(yōu)于聯(lián)合單元接線方式。
4 結(jié)束語
本文從電站運(yùn)行、檢修的角度對(duì)清蓄電站的電
氣主接線系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)作了初步探討。清蓄電站電
氣主接線在滿足可靠性、靈活性的前提下，做到了接
線清楚、簡單、投資省的目的，且經(jīng)濟(jì)合理地選擇主
變壓器與機(jī)組的組合方式。抽水蓄能電站的電氣主
接線有望隨著電氣設(shè)備技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步優(yōu)化。
參考文獻(xiàn)：
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淵上接第41 頁冤
型擋風(fēng)板（如圖17），用螺栓固定在磁軛上，可對(duì)從
磁軛流出的冷卻風(fēng)進(jìn)行整流，改善磁極線圈冷卻效
果。同時(shí)，第九段磁軛上端面還設(shè)有磁軛擋風(fēng)環(huán)（如
圖18），與上擋風(fēng)板共同組成轉(zhuǎn)子上部密閉通風(fēng)空
間，安裝要求磁軛擋風(fēng)圈與上擋風(fēng)板2 下端法蘭間
的間隙為7.5±2 mm。
圖18 磁軛擋風(fēng)環(huán)
勵(lì)磁引線采用矩形銅排，與磁極線圈的勵(lì)磁引
出銅排連接，經(jīng)磁軛、轉(zhuǎn)子支架、轉(zhuǎn)子支架圓筒軸內(nèi)
壁、滑轉(zhuǎn)子內(nèi)壁和滑環(huán)軸內(nèi)壁，最后引至集電環(huán)（如
圖19）。勵(lì)磁銅排與磁極線圈勵(lì)磁引出銅排的連接
為柔性連接，磁極線圈勵(lì)磁引出銅排為柔性連接片，
與勵(lì)磁銅排現(xiàn)場(chǎng)配打孔后固定到磁軛上，工藝要求
在組裝完成后磁極線圈勵(lì)磁引出銅排彎曲部位以下
需纏繞無堿玻璃絲繩，并用環(huán)氧膠進(jìn)行固化；勵(lì)磁銅
排轉(zhuǎn)折連接部位也采用柔性連接片連接，連接片與
銅排在現(xiàn)場(chǎng)配打連接孔，并用螺栓將連接片和銅排
固定。勵(lì)磁銅排的固定采用常見的線夾式固定結(jié)構(gòu)，
在磁軛和轉(zhuǎn)子支架處通過壓板、絕緣塊、底座、絕緣
套管和螺栓等進(jìn)行固定，同時(shí)要求固定螺栓頭部和
墊片表面、底座表面及周圍10 mm 范圍內(nèi)表面涂絕
緣硅膠并完全覆蓋；在軸內(nèi)直接通過壓板、絕緣板和
絕緣套管進(jìn)行固定。
圖19 勵(lì)磁引線
2 結(jié)語
目前，清蓄電站正在進(jìn)行機(jī)電安裝，本文結(jié)合安
裝現(xiàn)場(chǎng)和相關(guān)技術(shù)資料對(duì)清蓄發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)剖析，并對(duì)部分工藝進(jìn)行簡要說明，希
望可以給發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子安裝和后期的維護(hù)檢修提
供參考。
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