關于變電站主接線常用方式的類比分析

摘 要：根據不同的電壓等級、負荷要求、設備情況等，變電站的電氣主接線方式也分為很多種。文章將對幾種常用的電氣主接線方式的優缺點進行探討，并對不同等級的電站如何選擇電氣主接線方式進行分析。

關鍵詞：電壓等級；接線方式；優缺點

中圖分類號：TM645 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0109-02

電氣主接線常見的有八種接線方式，即線路變壓器組接線、橋形接線、多角形接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路接線、3/2斷路器接線。現在變電站較常用的是后五種方式，本文將通過類比的方法，將這幾種接線方式進行比較，進而得出它們的優缺點。

電氣主接線主要是指在電力系統中，根據不同的限制因素，如電壓等級、輸送便捷度、環境狀況等而設計的傳送電能的電路，它表明了高壓電氣設備之間，即發電機、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等的相互連接關系。電氣主接線連接方式的正確與否對整個電力系統以及變電站的供電可靠性、運行靈活性、檢修方便性和經濟合理性起著關鍵作用，同時也對變電站一次電氣設備的選擇、輸配電裝置的布局、繼電保護調試方案的擬定有很大影響。因此，合理確定主接線方案十分重要。

1 不同電氣主接線方式優缺點分析及相互比較

1.1 單母線分段接線與雙母線接線

單母線分段接線是用斷路器將母線分段，分段后母線和母線隔離開關可分段輪流檢修。對重要用戶，可從不同段母線引雙回路供電。這種接線不僅簡單、清晰，而且采用設備少、操作方便、擴容容易、可靠性較高。缺點一是當分段斷路器故障時，影響無電源段供電；二是母線和母線隔離開關檢修時，連接在該段母線上的元件都要在檢修期間停電。

雙母線接線是為克服單母線分段接線在母線和母線隔離開關檢修時，相應段母線上連接的元件都要在檢修期間停電的缺點而發展起來的。這種接線，每一元件通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組母線上，兩組母線間通過母聯斷路器連接。根據需要，每一元件可通過母線隔離開關連接到任一條母線上。

雙母線接線比單母線接線具有更高的可靠性和靈活性，主要體現以下幾點：

①當線路故障，斷路器拒動或母線故障，將非永久性故障元件切換到無故障母線，可迅速恢復供電，故只需停一條母線及所連接的元件即可。②當檢修任一元件的母線隔離開關時，只需停該元件和一條母線，將其他元件切換到另一母線即可，不影響其他元件供電。③可在任何元件都不停電的情況下輪流檢修母線，只需將要檢修的母線上的全部元件切換到另一條不檢修的母線即可。④斷路器檢修可加臨時跨條，將被檢修斷路器旁路，用母聯斷路器代替被檢修斷路器，減少停電時間。⑤運行和調度靈活。根據系統運行的需要，各元件可靈活地連接到任一母線上，實現系統的合理接線。⑥擴建方面。雙母線接線配電裝置通常在一期工程中將就母線構架一次建成，近期擴建間隔的母線也安裝好，因此，在擴建新元件施工時，對原有元件沒有影響。

同時，雙母線接線又有如下缺點：①加大了配電裝置的占地和工程投資。②當母線或母線隔離開關故障檢修時，倒閘操作復雜，容易發生誤操作。③隔離開關操作閉鎖接線復雜。④保護和測量裝置的電壓取自母線電壓互感器二次側，因此需經過切換，而且電壓回路接線復雜。

1.2 雙母線單分段接線與雙母線雙分段接線

當雙母線接線配電裝置的進、出現回路數較多時，為增加供電可靠性和運行靈活性，在雙母線中的一條或兩條母線上加分段斷路器，形成雙母線單分段接線方式或雙母線雙分段接線方式。在母線系統中，除分段斷路器之外，在兩母線間還設母聯斷路器。將這種接線稱為雙母線三分段或雙母線四分段接線。

雙母線分段接線克服了雙母線接線存在全停可能性的缺點，縮小了故障停電范圍，提高了接線的可靠性。特別是雙母線雙分段接線，比雙母線單分段接線只多一臺分段斷路器和一組母線電壓互感器和避雷器，占地面積相同，但可靠性提高明顯。為使數據一目了然，表1中以12個元件為例，列出了兩種接線的故障停電范圍。

從表1數據不難看出，雙母線雙分段接線母線保護接線比單分段母線保護接線簡單，可靠性也較高。這種接線在系統運行中非常靈活，可通過分段斷路器或母聯斷路器將系統分割成幾個互不連接的部分，達到限制短路電流、控制潮流、縮小故障停電范圍的目的。

1.3 帶旁路母線的母線制接線和3/2斷路器接線

帶旁路母線的接線可分為單母線帶旁路、單母線分段帶旁路、雙母線帶旁路、雙母線分段（單分、雙分）帶旁路等接線方式。加旁路母線及旁路斷路器的目的是當從母線引出各元件的斷路器、保護裝置需停電檢修時，通過旁路母線由旁路斷路器及其保護代替，而引出元件可不停電。

3/2斷路器接線是指接線中有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺斷路器，組成一個完整串，每串中兩臺斷路器之間引出一回線路或一組變壓器，即一個元件。每個元件占有3/2臺斷路器。

1.3.1 供電可靠性比較

供電可靠性比較如表2所示。

從表2中可以看出，3/2斷路器接線供電可靠性高，其每一回路由2臺斷路器供電，全接線后形成多環接線，運行調度靈活，隔離開關僅作為檢修時用，避免了雙母線接線中的隔離開關倒閘操作，檢修母線時出線不用切換。

1.3.2 技術經濟比較

投資比較不僅僅局限于斷路器組數的差異，還應考慮其它電氣設備如隔離開關、電流互感器等的影響。按照不同規模，總回路數從2～12 回兩種接線方案的主設備比較如表3所示。

從表3可以看出，在進出線回路數較少時雙母線接線比一個半斷路器過渡接線的設備節省約幾十萬元；當進出線回路數為6～8 回時，兩種接線方案的設備費幾乎相等，而隨著進出線回路數的增加，一個半斷路器接線的設備費越來越貴，到12 回時它比雙母線分段帶旁路母線接線設備費貴352萬元，占總設備費的13.7%。新建500 kV變電站220 kV部分廣泛選用3/2接線。隨著斷路器，隔離開關等主設備制造質量的提高，220 kV變電站已廣泛采用雙母線無旁路的接線方式，這樣可以大幅度的節約占地、減少投資。

2 結 語

根據變電站在電力系統中發揮的作用不同，通常分為樞紐站、聯絡站、中間站及終端站，其中樞紐站是控制核心，其可靠性也最高。3/2接線主要用于樞紐站，如由我公司建成并投運不久的1 000 kV晉東南—南洋（開關站）—荊門的特高壓變電站，3/2接線是在雙母線的基礎上發展起來的，在出現回路較多的情況下，優先采用。雙母線接線有其自身優越性，比如投資少、占地少、保護易配置、供電可靠性也較高，所以在國家電網公司的中間站采用比較多。雙母線接線多使用GIS布置方案，這樣用地更少。陜西省絕大多數采用這種接線方式，多用AIS或GIS，前者用在用地寬裕、污穢等級小、工程投資少的情況下，后者則相反。至于帶旁路的母線接線，由于科技的進步，技術的成熟，現在的電氣設備出現故障的機率也在減少，檢修周期都變長，所以這種接線方式已逐漸被淘汰。眾多接線方式中，供電較差的就是單母線分段接線，出現故障時，有可能導致一方供電停止，若要避免這類似事情發生，需要精心設計全方位方案。

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