变电站电气主接线方案设计

符　庆

（海南电网有限责任公司，海南 海口 570100）

【摘　要】变电站电气主接线初步设计方案主要内容包括：主变压器容量、台数及型式的选择，电气主接线方案的拟定、技术经济性比较以及电气主接线方案的确定。本文通过对新建110/35/10kV变电站的电气主接线的五个方案的比较及它们各自的适用范围，并考虑了设计所给的原始资料，最终确认的主接线方案为：110kV为单母线分段接线，35kV为单母线分段接线，10kV为单母线分段接线。

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关键词 变电站；电气主接线；设计方案

0　前言

变电站的电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性起着决定性作用，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。

1　变电站主接线设计的基本要求

对电气主接线的基本要求，主要从可靠性、灵活性和经济性等方面进行考虑。

（1）保证必要的供电可靠性，充分考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。

供电可靠性是电能生产和分配的首要任务，保证供电可靠性是对电气主接线的最基本要求。停电使电力系统造成损失，对国民经济各部门带来严重损失。主接线应考虑到在事故或检修的情况下，尽可能减少对用户供电的中断，要综合考虑多种因素来对提高可靠性的措施作出合理选择。

主接线可靠性的具体要求：

①断路器检修时，不宜影响对系统及重要用户的供电；

②线路断路器或母线故障以及母线隔离开关检修时，尽量减少停运的回路和停运时间的长短，要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；

③尽量避免全所停电的可能性；

④对重要枢纽变电站的电气主接线应满足可靠性的特殊要求。

（2）具有调度灵活，操作方便，能满足系统在事故、检修及特殊方式下的调整要求。

主接线不但在正常运行情况下，能根据调度的要求，灵活地改变运行方式，达到调度的目的；而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备，切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，并且在检修设备时能保证检修人员的安全。

具体表现为：

①调度时，应可以灵活、简便、迅速地倒换运行方式，满足系统在事故、检修以及特殊方式下的系统调度；

②检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行稳定和对用户的供电；

③扩建时，留有足够的发展扩建空间，后期工程的扩建不影响一期工程的正常运行。

（3）主接线应力求简单清晰，尽量节约一次设备的投资，节约占地面积，减少电能损失，即具有经济性。

在满足可靠性、灵活性的基础上，还必须在经济上合理，使电气装置的基础投资和年运行费用最少。

2　变电站主接线设计原则

（1）电气主接线的设计是一个综合性的问题，其基本原理是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术、规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活，满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便、尽可能地节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

（2）在实际的设计中，应根据设计任务书要求，依据国家及本地区电力工业发展概况，确定变电站的容量、电压等级及负荷回路数。对原始资料进行详细的分析和研究，初步拟定出一些主接线方案，结合上述对主接线的基本要求，在确保满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展空间的前提下，进行科学的论证分析，最后方可确定出最佳的主接线方案。

3　原始资料分析

设计的变电所为新建地区变电所，工程分2期。该变电所在电力系统中属于地区性供电，地位比较高，对电力系统会造成一定的影响。从负荷特点及电压等级可知，它具有三个电压等级，两级电压负荷。待设计110kV变电站本期通过双回110kV线路接入。本期先上2回110kV线路，并预留2回线路间隔供远期附近发电厂接入，且本变电所一、二级负荷约为总负荷的70%，为保证对一、二级负荷不间断供电；35kV本期先上2回出线，并预留2个出线间隔供远期附近可能的35kV变电站接入；10kV最终按20回出线设计，本期上10回。

因此本站不宜按终端站考虑，主接线方式设计为：

110kV为单母线分段接线；

35kV为单母线分段接线；

10kV为单母线分段接线。

4　本设计主接线方案选择

按任务书要求，待设计110kV变电站本期通过双回110kV线路接入，本期先上2回110kV线路，并预留2回线路间隔供远期附近发电厂接入；35kV本期先上2回35kV出线，并预留2个出线间隔供远期附近可能的35kV变电站接入；10kV出线回路数：最终按20回设计，本期上10回，预留10回。本期电容器容量按一台主变考虑，并预留相同规格无功补偿装置的位置。本变电站可考虑以下几种方案进行比较：

（1）方案1：采用单母线接线，如图1所示。

采用单母线接线具有以下优点：

①接线简单清晰，采用设备少，每一进出线回路各自连接一组断路器，互不影响；

②占地面积小，投资省，便于扩建和采用成套配电装置；

③正常运行操作由断路器进行，易于实现自动化、远动化；

④保护简单，便于维护、检修；

⑤易于实现“无人值班，少人值守”。

其主要缺点是：

不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，均需断开电源，造成整个厂、站停电。不能满足不允许停电的供电要求。

适用范围：一般用于6～220kV系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。

①小型骨干水电站４台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线；

②6～10kV出线（含联络线）回路≥5回；

③35kV出线（含联络线）回路≥3回；

④110kV出线（含联络线）回路≥2回。

（2）方案2：采用单母线分段接线，如图2所示。

单母线分段接线的优缺点：

①对重要用户，可以由分别接于两段母线上的两条线路供电，当任一段母线故障时能保证很需要用户不停电；

②对两段母线可以分别进行检修而不致对用户停电；

③当母线发生故障或检修时，仅故障段停止工作，非故障段仍可继续工作；

④当母线的一个分段故障或检修时,必须断开该分段上的电源和全部引出线，使部分用户供电受到限制和中断；

⑤任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作；

⑥分段断路器闭合运行时，一个电源故障，仍可以使两段母线都有电，可靠性比较好，但线路故障时短路电流较大；

⑦分段断路器断开运行时，在分段断路器处装设备自投装置，重要用户可以从两段母线引接采用双回路供电，提高了供电可靠性，还可以限制短路电流。

适用范围：单母线不分段接线不满足时采用。

6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上；

35～60KV配电装置出线回路数为4～8回；

110～220KV配电装置出线回路数为3～4回。

（3）方案3：采用单母线带旁路母线接线，如图3所示。

特点：同一电压等级，各回路经过断路器、隔离开关接至公共母线。把每一回线与旁路母线相连。

优点：每一进出线回路的断路器检修，这一回路可不停电

缺点：设备多，操作复杂。

适用范围：35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回路多采用专用旁母，否则采用简易接线。

（4）方案4：采用单母线分段带旁路母线接线，如图4所示。

特点：出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。

适用范围：主要用于电压为6～10kV出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。

（5）方案5：采用不分段的双母线接线，如图5所示。

优点：①可以轮流检修母线而不影响正常供电；

②检修任一回路的母线隔离开关时，只影响该回路供电；

③工作母线故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；

④检修任一断路器时，可以利用母联断路器替代引出线断路器工；

⑤便于扩建。

缺点：

① 设备较多，配电装置复杂，经济性较差；

② 运行中需要用QS作为操作电器切换电路，容易发生误操作；

③ 当Ⅰ段母线故障时，在切换母线过程中，仍要短时地切除较多的电源及出线。

适用范围：

35～60KV配电装置当出线回路数超过8回；

110～220KV配电装置当出线回路数为5回及以上。

5　小结

通过以上五个方案的比较及它们各自的适用范围，并考虑本设计所给的原始资料，最终确认本次设计的主接线方案为：110kV为单母线分段接线；35kV为单母线分段接线；10kV为单母线分段接线。

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参考文献

［１］国家电力公司发输电运营部．供电企业创一流与国际一流规定[M].北京：中国电力出版社．2003.

［２］水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（电气二次部分）[M].北京：中国电力出版社，1996.

［３］戈东方．电力工程电气一次设计手册[M].北京：水利电力出版社，1989.

［４］西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M].北京：电力出版社，1998.

［５］许正亚．电力系统继电保护（上、下册）[M].北京：中国电力出版社，199．

［责任编辑：薛俊歌］