（一）接入系统设计
1.电网现状
（1）山西电网现状。山西电网覆盖全省各地，从北至南已形成以220kV 双回路和部分500kV 线路为主干的全省性电力网路。其网络已具备一定规模，成为华北电网组成部分之一，北部通过大同二厂以双回500kV 线路向京津唐电网送电，以双回220kV 线路和一回500kV线路与内蒙古西部电网连接。此外天桥水电厂以110kV 电压等级向陕西榆林地区供电。
截至1995年底，山西省发电设备总容量已达到9112.55MW，其中外送容量1560MW。有500kV 变电站一座，主变压器一组，容量750MVA，有500kV 线路6 条，线路总长598.47km，有220kV 变电站33 座，总变电容量7326MVA，220 kV 开关站1 座，有220kV输电线路75 条，总长度3592km。
（2）内蒙古电网现状。内蒙古西部电网供电范围包括乌海市、巴盟、伊盟、包头市、呼和浩特市、乌盟和锡盟的部分地区。地域东西长达700 余公里。
内蒙古西部电网现以220kV 线路为主网架，东西呈“一”字形分布。内蒙古西部电网已通过大—丰、丰—大两回500kV 线路与华北电网相连，并且即将形成达拉特电厂至丰镇电厂的双回500kV 主干网络及丰镇至顺义的500kV 线路。截止到1995年底，内蒙古西部电网已运行的220kV 线路总长约2280km；有220kV 降压变电站10 座，总容量1596MVA。
2.负荷预测及电力平衡
（1）山西网负荷预测及电力平衡。山西网到1995年底，全省供电负荷已达到5400MW，2000年达到7680MW，预计2005年达到10770MW，平均增长率分别为8%和7%。到2000年全省自用装机容量达到12241MW（其中退役机组容量574MW）。
到1999年本省自用基本平衡，到2000年稍有盈余。但从平衡来看，到2000年，山西全省的晋东南地区不需从外部受电，基本能自给自足，中部和南部仍需从北部受电。
（2）内蒙古西部网负荷预测及电力平衡。内蒙古西部网截至1995年底，供电最高负荷
为1523MW，2000年达到2244MW，年均增长率为8.06%。到1995年底，全网总装机容
量3277MW。到2000年系统装机达6279MW，发电最高负荷为2450MW。
内蒙古西部电网是一个电力盈余电网，向华北电网送电，其外送电力逐年增加，到2000
年内蒙古西部电网装机盈余3168MW，可稳定外送电力2376MW。
准格尔和呼市地区均为电力盈余地区，2000年最大、最小外送电力可分别达658/308MW 和768/344MW。
3.接入系统方案
（1）山西侧接入系统方案。山西侧以220kV一级电压接入，共出线3回，其中2回接
入方城变电站，1回经义井接入原平变电站。万家寨至方城线路长35km，导线截面2×300mm2。万家寨至原平线路长180km，导线截面2×300mm2。潮流计算表明，无河曲电厂时，万家寨向方城输送352.5+j102.4MVA，向原平输送167.5+j39.6MVA；有河曲电厂时，万家寨向方城输送360.7+j91.3MVA，向义井（原平）输送159.3+j47MVA。暂态计算表明，电厂出线不存在稳定问题。但无河曲电厂时，万家寨至方城双回线路发生异名两相故障时，万家寨水电站机组失稳。
（2）内蒙古侧接入系统方案。内蒙古网同山西侧一样，电站原接入系统设计以220kV一级电压接入，共出线3回，其中1回接入薛家湾变电站，一回接入永圣域变电站，一回备用。现实际调整为接入永圣域变电站的改为接入昭君变电站，而备用出线以后可能会接入永圣域变电站。因此原设计的潮流计算与现实际情况有所出入。
4.系统要求
（1）山西侧系统要求。山西侧意见为：由于两省区各分得一半电力，为便于分别调度运行和管理，建议万家寨水电厂母线分段运行，山西所分3×180MW机组采用双母线形式的主接线。系统调压对机组没有特殊要求，主变可选用普通双线圈变压器，不需要有载调压。为便于系统整定和降低系统单相接地短路电流，要求主变中性点绝缘水平按照不直接接地选择。
（2）内蒙古侧系统要求。内蒙古侧同样建议万家寨水电站220kV主接线采用双母线4分段接线，不设分段开关，但拟在Ⅰ、Ⅱ段装设分段刀闸。对其他无特殊要求。
（二）电气主接线
1.设计原则(www.xing528.com)
（1）万家寨水电站作为山西和内蒙古西部电网的难得的水电站，在电网中占有十分重要地位。主接线设计首先应保证供电可靠，其次要求操作灵活、维护方便、接线简单、布置清晰。
（2）电站不承担调频任务，也不考虑调相运行。
（3）根据两网的实际电网状况，以及要求利于两个电网的分别调度，系统不允许两个电网在万家寨联网。
（4）电站的电力按两侧对等分配，每侧3台机，但也需考虑到一侧有可能需要4台机，而另一侧为2 台机的运行工况。
2.电气主接线
（1）发电机—变压器组合方式。根据本站的特点及系统要求，发电机与变压器的连接曾研究过单元接线、扩大单元接线两种方案。后者虽然可节省部分投资，但当有1台主变压器故障或检修时，需停2台机组，对于每侧只有3台机组的电网，2台参与调峰机组的停运，对系统的影响较大。为了充分发挥电站在华北电网的效益，减少变压器品种和备件，简化发电机电压的配电装置，有利于维护管理，故决定全部采用单元接线方案。
从1号、3号、5号机机端分别引出了1个厂用电分支。由于电站是调峰电站，为便于电站的厂用电的正常运行，在这3台机的机端装设了发电机出口断路器，另3台机组的机端装设隔离开关。单元接线的发电机机端是否要装设断路器，国内存有两种绝缘的不同意见。一种意见认为作为单元接线，发电机机端就不应装设断路器，一切操作都由发电机变压器高压侧开关来完成。另一种意见则认为，发电机机端装设断路器，不但应该而且必要。由于篇幅有限，在这里不对此作详细的论述，但有一点可以肯定的是，随着发电机出口断路器的价格的降低，有许多水电站，甚至一些火力发电厂都将开始装设发电机出口断路器。万家寨水电站经过这2年的运行，由于是作为调峰电站运行，它的优势已经充分体现出来了。没有发电机断路器的机组，机端装的是隔离开关。隔离开关的装设，对于安装及以后检修后的各种试验提供了极大的便利条件。
对于厂用电分支装设何种操作保护电器，国内常用的有以下几个方案：
1）不装设任何操作保护电器；
2）装设普通配电断路器，再加装限流电抗器；
3）装设负荷开关；
4）装设大开断电流的断路器。
第一种方案，厂用变压器的保护拉入主变压器及机组的保护范围之内，厂用分支回路故障，由主回路开关跳闸，同样正常操作也由主回路开关来完成。因此不利于对厂用电分支的操作；第二种方案可以起到操作保护电器的作用，但是需要增加设备，增大了占地面积。同时设备多，故障率也略有增加。第四方案则由于价格太高，装在此处，“大马拉小车”，必然造成浪费；第三种方案则有利于厂用电分支的投入和退出，同时考虑到厂用电分支母线采用的是离相封闭母线，厂用高压变压器采用的又是单相变压器，从而有效地控制了15.75kV级的相间短路。而且保护也进入差动保护范围内。故此采用了第三方案。
目前国内限流熔断器也已经比较成熟的应用在各个水电站中，在负荷开关柜中加装限流熔断器，负荷开关柜又完全可以起到故障保护的作用，使机组的停机几率进一步缩小。
（2）高压侧接线方式。220kV开关站，每个电网有3回进线，3回出线（内蒙古侧有1回出线暂为备用）。根据上述设计原则和每侧电网及我国水电站的运行经验，采用单联双母线接线接线方案，即每侧的接线都采用双母线接线，用一组隔离开关将两个双母线接线方案连接起来。其接线简图如图6-1所示。
图6-1 主接线简图
正常运行时，山西网和内蒙古西部网各带3台机，220kV母线断开，各成双母线运行。某段时间，经两电网协商，也可以一侧电网多调1台机运行，即运行4台机组，而另一侧则带2台机组。此时，电站升高压侧，一侧为双母线，另一侧为单母线运行。不考虑两侧电网在此联网运行，基本上为“1厂2站”的运行方式。
（三）主接线的特点
万家寨水电站的主接线，在同类型电站中还不曾有过，它的主要特点是：
（1）220kV 的开关进出线较多，采用两个双母线接线，中间又用一组隔离开关进行连接。相当于两个既独立又相连的开关站。
（2）开关站采用了SF6 全封闭组合电器，提高了设备的可靠性，虽然进出线回路数多，但也不必考虑增设旁路设施。
（3）厂用电分支首次采用了与离相封闭母线配套的单相负荷开关组合柜。
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