基于∏接線路的電氣主接線研究與探討

穆建軍

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 問題的提出

∏接線路即把原來的一條線路從中拆開，先進變電站或電站，然后通過變電站或電站的高壓母線，接回到原來的線路，即在變電站或電站高壓母線上有功率穿越。這種接線方式在向同一方向輸電的梯級開發的水電站和110 kV及以下電網中應用較為廣泛。其主要優點是縮短了總的輸電線路的長度，節省了輸電線路建設資金和周期，并減少了出線走廊，再次兩端電源可以互為備用，提高了供電可靠性，同時電能也可直接從母線上穿越送出，降低了電能通過變壓器時的損耗和線路上的損耗。但這種接線方式同時也存在著一定的不足，即當一回線路故障或出線斷路器故障或檢修時，只能一側送電。對梯級開發的水電站而言，任何一個出線斷路器或線路故障或檢修，則意味著一個或全部電站的電能都不能送出，造成更大的經濟損失。這種∏接線路的常用接法如圖1所示。經筆者研究，找出一個既可保留∏接線路優點，又可以克服其不足的比較合理的接線方式，供各位同行探討。

2 單母線外橋接線方式（或者稱為單母線外接跨條方式）

圖1 ∏接線路的常用接法

對∏接線路的變電站或電站來說，其規模一般為二進二出，即∏接線路的兩條線路和與變壓器連接的兩個回路。通常采用較多的接線方式為外橋接線、單母線接線或單母線分段的接線方式，較早也有四角形或三角形的接線方式，這些接線方式中以單母線最為簡單，應用也最為廣泛，但它同樣也有一定的局限性。基于此，有必要尋找一個既能充分發揮∏接線路的優點，又能克服上述對∏接線路所用接線方式不足的新接線方式。筆者提出了一個以單母線接線為基礎的改進方案，即在∏接線路的單母線外側增加一組斷路器和隔離開關及電流互感器，連接于兩條出線之間，形成新的接線方式，也可以只簡單地增加兩組隔離開關，其新的接線方式如圖2所示。

圖2 單母線外橋接線方式示意圖

這兩種接線方式由于其高壓母線下還會連接有1～2臺降壓變壓器（對變電所）或升壓變壓器（對發電廠），如果不加外橋斷路器或外跨條，則就是一個典型的單母線接線方式；如果取掉母線和變壓器高壓側斷路器，則就是典型的外橋接線方式（對圖2a來說）。這種新的接線方式實際上是兩種接線方式的組合，既不同于單母線接線也不同與外橋接線方式，因此可分別稱作單母線外橋接線方式（對圖2a來說）或單母線外跨條接線方式（對圖2b來說）。它集合了適合∏接線路的變電站或水電站主接線幾種接線方式的優點，操作簡單易行，節省投資，不適為一個好的接線方式。

3 運行方式的研究

每種主接線都有其特定的運行方式，改變其運行方式就有可能失去其主要優點，但一個好的接線方案則可以適合幾種運行方式，而且要操作簡單，安全可靠，因此有必要對此接線（圖2）的運行方式進行研究討論。

以∏接線路二進二出的單母線外橋接線為基礎進行討論其運行方式。如圖3所示。假設A端為一座水電站，B端即∏接點為一座水電站，C端為接入的電力系統，L1和L2分別為A、B電站連接線路和與電力系統的連接線路。

圖3 運行方式接線簡圖

當A、B、C均正常運行時，A站和B站的電能匯集于高壓母線后再通過輸電線路L2送入電力系統，此時外橋斷路器或隔離開關斷開運行；如果A站或B站不能正常發電，兩站的廠用電系統電源可以互為備用。當B站與系統連接的線路斷路器故障或檢修時，合上外橋斷路器，兩站的電能均通過外橋開關送往系統；當B站與A站連接的線路斷路器故障或檢修時，合上外橋斷路器或隔離開關，A站通過外橋斷路器、B站通過與系統連接的斷路器后匯集電能通過L2線路送入電力系統；如果B站的母線故障，則繼電保護系統同時跳開連接于母線上的所有斷路器后，再合上外橋斷路器，A站的電能仍能正常送入電力系統。這樣避免了由于B站母線故障或出線斷路器故障或檢修時電能不能送出的嚴重缺點，但B站與電力系統的連接線路L2故障時兩站均不能送出電能的缺點無法克服，這也是適合∏接線路所有接線方式的缺點所在。當L1故障時僅影響A站的電能不能送出，但影響面較小。對于用隔離開關作為外跨條的接線方式只能在兩端均無壓或相同電壓的情況進行投入，靈活性和自動化程度不如帶斷路器的單母線外橋接線方式。

如果B站僅接一回線（即連接1臺變壓器），則該接線就變為了變形的三角形接線方式，在布置時可按單母線外橋接線方式設計，便于今后擴建，對于變電站來說更需考慮今后擴建的可能性。

4 技術經濟比較

4.1 技術比較

與此接線方式相近的、適用于∏接線路的接線方式有外橋接線帶內跨條、單母線接線或單母線分段接線方式，下面將新的接線方式與主要適用的接線方式進行比較討論：

與外橋接線帶內跨條接線方式相比，其增加了兩臺斷路器，占地面積和設備投資略有增加。但自動化程度較高，倒閘操作較少，克服了外橋接線在橋連斷路器故障或檢修時，電站保護系統不完善及解列運行的缺點。新接線方式的外橋斷路器正常情況下是斷開運行的，而外橋接線的橋連斷路器是合上運行的。

與單母線和單母線分段接線相比，比單母線增加了一臺斷路器，與單母線分段接線的斷路器數量相同，占地面積對單母線而言略有增加，與單母線分段相比是相同的，但新接線方式克服了出線斷路器或分段斷路器故障或檢修時，一個電站或兩個電站電能不能送出的缺點，且單母線分段接線需長期投入運行才能保證電能在母線上的穿越，而新接線的橋聯斷路器正常情況下不投入運行。

與四角形接線相比，其斷路器增加一臺，但四角形接每一回進出線都連接著2臺斷路器，每一臺斷路器又連著兩個回路，變壓器或線路故障或檢修，均需跳開兩臺斷路器，當一臺斷路器故障或檢修時，四角形接線將解列運行；而新接線方式在線路或變壓器故障只需跳各自回路的斷路器即可，只有在外橋連斷路器投運后段線路故障時才跳兩臺斷路器，不存在解列運行的現象。因而四角形接線繼電保護復雜，新的接線方式繼電保護相對簡單。

與三角形接線相比，當B站采用1臺主變壓器時，實際上就是變成了變異的三角形接線 （為了主變保護方便簡單，主變高壓側帶斷路器），新接線方式與三角形接線不同的是，三角形接線在正常運行時全部斷路器投入運行，任何一個斷路器故障或檢修都將解列運行，而新接線在正常運行時橋連斷路器是不投入運行的，只在出線斷路器和母線故障或檢修時投入運行。

綜上所述，新的接線方式具有它們共同的優點，特別適合于應用在具有∏接線路的水電站和變電站中的主接線，同時也克服了在∏接線路接線方式中采用其它接線方式所存在的不足和缺點。

雖然此種新的接線方式有相對較多的優點，但有存在著電力設備投資和土建投資相對增加（對個別接線方式而言），增加了設備連接點，等于增加了故障點等缺點。如果在設備選擇上選擇可靠性高，便于布置的電氣設備，如pass mo等，這些缺點的影響將會相對較小。

4.2 經濟比較

以110 kV電壓等級為例，具有二進二出的∏接單母線與具有二進二出∏接單母線外橋接線方式比較，實際上增加了一個間隔的設備投資和土建工程量，對戶外常規布置而言大約增加了50萬元的費用；與外橋型接線相比，增加了兩個間隔的費用大約為100萬元；與四角形接線相比其費用相當。增加的費用僅相當與建設 （2~4）km 110 kV線路的費用。由于在∏接外側設置了外橋斷路器，在母線斷路器故障或檢修時不會影響正常供電，提高了供電的可靠性。以50 000 kW水電站為例，相當于在出線斷路器故障或檢修時間為（32~64）小時就可以收回全部投資，無疑具有巨大的經濟效益，而且裝機容量越大、電壓等級越高，經濟效益就越顯著。

5 結語

通過上述對新接線運行方式的討論和技術經濟比較，不難看出單母線橋形接線方式（或者稱為單母線外橋跨條方式），對∏接線路的變電所、水電站來說，具有與其它接線方式更為優越的特性，適合于較為重要的向同一方向輸電的梯級開發水電站和變電所應用，其運行靈活可靠，繼電保護簡單，節省輸電線路的投資，經濟效益顯著。對輸電線路較短或不是很重要的項目，為節省投資，也可以取消外橋斷路器只加裝兩組隔離開關即可，但自動化程度會有所降低。在實際應用中根據電站或變電所的實際情況經綜合比較后合理采用。此種接線由于有較多的優點，如提高了供電可靠性，降低了總體造價，在電力系統和電站中將會有較大的應用空間。

1 DL/T5103-1999,35 kV~110 kV無人值班變電所設計規程 [S].北京：中國電力出版社.

2水利電力部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊，電氣一次部分[M].北京：水利電力出版社，1989. （收稿日期：2010-02-11）