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北极星电力网技术频道 作者:3 2007/12/21 15:04:10
摘要 对县(市)级110kV变电所电气主接线进行探讨。根据系统供电可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性的要求，提出110kV终端变电所和中间变电所电气主接线的一般模式。 InvestigationonGeneralModeofMainWiringforCounty(City)110kVSubstations
关键词 变电所 主接线 探讨
变电所主接线形式与电力系统整体及变电所本身运行可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。所以主接线设计是一个综合性问题，应根据电力系统发展要求，着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特点等，做出符合实际需要的经济合理的电气主接线。下面就县(市)级110kV变电所电气主接线模式作一探讨。
1 变电所主接线基本要求
变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的基本要求为：
(1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。
(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。
(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。
(4)简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。
(5)设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修。
2 变电所主接线基本形式的变化
随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。
从形式上看，主接线的发展过程是由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。在70年代，由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件的制约，为了提高系统供电可靠性，产生了从简单到复杂的主接线演变过程。在当今的技术环境中，随着新技术、高质量电气产品广泛应用，在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全，变电所主接线日趋简化。因此，变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。
3 县(市)级110kV变电所主接线一般模式的探讨
变电所主接线形式对电网安全可靠性和运行灵活性起着关键作用，所以在确定主接线形式时必须进行充分的技术论证和方案的经济比较；一是要充分分析系统和用户对变电所的要求，分析变电所在电网中的地位和作用；二是要根据实际情况，对主接线的可靠性提出恰当而不是过高的要求。把技术和经济二者结合起来统盘考虑。
目前，随着220kV供电系统的发展和完善，其供电可靠性有了很大提高，为简化110kV系统网络结构提供了基本条件。特别是近几年，随着科学技术的发展和新技术、新产品在电力系统中广泛应用(如SF6断路器、全封闭组合电器及微机保护等)，电气设备可靠性的提高，以及网络结构、网络布局日趋合理，增强了供电区域之间互为备用的能力，减轻了对单个变电所可靠性的依赖，为简化110kV变电所电气主接线提供了条件。
在电力系统和变电所设计中，根据变电所在系统中的地位和作用，可把县(市)级110kV变电所分为终端变电所和中间变电所两大类。下面就这两类变电所高压侧电气主接线模式作一分析。
3.1 110kV终端变电所主接线模式分析
终端变电所又称受端变电所，这类变电所接近负荷中心，电能通过它分配给用户或下级配电所。在确保供电可靠性的前提下，变电所主接线设计应有利于规范化、简单化、自动化及无人化，尽可能减少占地面积。变电所主接线方式应根据负荷性质、变压器负载率、电气设备特点及上级电网强弱等因素确定。一般终端变电所高压侧主接线形式选用线路─变压器组接线和内桥接线．
(1)线路棻溲蛊髯榻酉呦呗窏变压器组接线是最简单主接线方式(见图1)。高压配电装置只配置2个设备单元，接线简单清晰，占地面积小，送电线路故障时由送电端变电所出线断路器跳闸。
图1线路变压器组接线
在正常运行方式下，L1、L2线路各带一台主变，系统接线简单，运行可靠、经济，有利于变电所实现自动化、无人化。
如主变容量满足低负载率标准(2台主变负载率取0.5～0.65)，系统发生故障时，恢复供电操作十分方便。当1台主变或一条线路故障退出运行，只需在变电所低压侧作转移负荷操作，就能确保100％负荷正常用电，对相邻变电所无影响。
如主变容量按高负载率配置(2台主变负载率高于0.65)，主变或线路发生故障时，需要通过相邻变电所联络线来转移部份负荷，实现相互支援。
因此，对于县(市)级110kV终端变电所，如主变容量满足N－1要求，即主变容量满足低负载率标准，首先应采用线路─变压器组接线方式。
(2)内桥接线内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式(见图2)。高压侧断路器数量也较少，线路故障操作简单、方便，系统接线清晰。
图2内桥式主接线
在正常运行方式下，桥断路器打开，类似于线路棻溲蛊髯榻酉撸琇1、L2线路各带1台主变。
因内桥接线线路侧装有断路器，线路的投入和切除十分方便。当送电线路发生故障时，只需断开故障线路的断路器，不影响其它回路正常运行。但变压器故障时，则与该变压器连接的两台断路器都要断开，从而影响了一回未故障线路的正常运行。
在县(市)级110kV系统中，因主变压器运行可靠性较高，其故障率一般小于1.5次/百台·年，而且主变也不需要经常切换，而送电线路故障率高达0.36次/百km.年。因此，对于县(市)级110kV终端变电所，如主变容量不能满足N－1要求，采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性。
3.2 110kV中间变电所主接线模式分析
中间变电所具有交换系统功率和降压分配功率的双重功能，它是中心变电所和终端变电所之间的中间环节。这类变电所在县(市)级110kV系统中较为普遍，一般高压侧进出线回路数较多(2～5回)，变电所在系统中的地位较为重要。因此，中间变电所主接线方式既不能象终端变电所那样简单，也不必象中心变电所那样复杂，应根据变电所在系统中的地位和作用来确定。一般中间变电所高压侧主接线形式可考虑单母线、单母线分段、单母线分段带旁路3种方式。
(1)单母线接线单母线是母线制中最原始、最简单的主接线方式(见图3)，其特点是整个配电装置只有一组母线，所有进出线都接在同一母线上。其优点是接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，便于扩建。其缺点是运行不够灵活、可靠，任一元件故障、检修都要使整个配电装置停电。
图3单母线主接线图
因此，单母线接线方式只适用于进出线回路为2回、供电可靠性要求不十分高的中间农村变电所。
(2)单母线分段接线当进出线回路数增加为3至4回时，单母线供电不可靠，而需要用断路器将母线分段，成为单母线分段(见图4)。单母线分段接线具有接线简单、操作方便、运行经济等优点，在一定程度上克服了单母线的缺点，提高了系统供电可靠性。是目前中间变电所最常用的主接线方式。
图4单母接分段主接线
在正常运行方式下，分段断路器合上，相当于单母线运行方式，系统接线简单、清晰，有利于继电保护配置。
当一段母线故障时，其分段断路器在继电保护作用下，自动将故障点切除，而保证了另一段母线的正常运行，确保重要用户的正常用电。
因此，在县(市)级110kV中间变电所中，如电气设备采用GIS组合电器、SF6断路器等供电可靠性较高的开关设备时，一般优先选用单母线分段主接线方式。
(3)单母线分段带旁路接线单母线分段带旁路接线是在单母线分段基础上增加旁路母线和旁路闸刀。其主要作用是减少母线故障或断路器检修时停电范围，提高系统供电可靠性。
在正常运行方式下，旁路母线不带电，类似于单母线分段运行方式。
当需要检修断路器时，可合上旁路断路器和相应的旁路闸刀，然后断开需要检修的断路器和二侧闸刀。其操作方式简单，也不影响相应电气设备正常运行。
为了节省投资，减少断路器及配电装置间隔，一般不设专用母联断路器，以旁路断路器兼母联断路器(如图5)。在县(市)级110kV中间变电所中，如高压侧进出线回路数较多或高压设备配置少油开关设备，一般采用单母线分段带旁路接线方式较为合理。
图5单母线分段带旁路主接线
作者单位：张肖青 （浙江省金华电业局 金华 321001）
参考文献
［1］陈章潮.城市电网规划与改造.中国电力出版社，19982
［2］纪雯.电力系统设计手册.中国电力出版社，19953
［3］西北电力设计院.发电厂变电所电气接线和布置.水利电力出版社，1983
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