淺談變電站電氣主接線的應(yīng)用問題

李軍宏

【摘 要】本文主要對變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了研究。本文首先概述了電氣主接線的概念以及設(shè)計(jì)需考慮的問題，然后分析了電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求，最后探討了配電裝置的選型、相關(guān)電氣設(shè)備及典型接線方式。

【關(guān)鍵詞】變電站；電氣主接線；設(shè)計(jì)

一、電氣主接線設(shè)計(jì)概述

1 、電氣主接線的概念

電氣主接線是變電站電氣部分的主體，是電力系統(tǒng)中電能傳遞通道的重要組成部分之一；其連接方式的確定對電力系統(tǒng)整體以及變電站本身的供電可靠性、運(yùn)行靈活性、檢修方便與否和經(jīng)濟(jì)合理性起著決定性的作用，同時也對變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有著很大的影響。因此，正確處理好各方面的關(guān)系，建立一個科學(xué)

的電氣主接線的評價(jià)系統(tǒng)，全面分析相關(guān)影響因素，綜合評價(jià)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案是十分必要的，在變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)過程中，除上述電氣因素以外，還應(yīng)考慮氣象、地質(zhì)、地理位置、交通等環(huán)境因素。[1]

2 、電氣主接線設(shè)計(jì)需考慮的問題在進(jìn)行變電站電氣主接線設(shè)計(jì)時，需要重點(diǎn)考慮以下一些問題：

（1 ）需要考慮變電所在電力系統(tǒng)中的位置，變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對其電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。

（2 ）要考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)5～10 年電力發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。根據(jù)負(fù)荷的大小、分布、增長速度，根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。

（3 ）考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回?cái)?shù)多少對電氣主接線的影響，對一級負(fù)荷，必須有兩個獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證大部分二級負(fù)荷供電；三級負(fù)荷一般只需要一個電源供電。

（4 ）考慮主變臺數(shù)對電氣主接線的影響，變電所主變的臺數(shù)對電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響，傳輸容量不同，對主接線的可靠性、靈活性的要求也不同。[2]

（5 ）考慮備用容量的有無和大小對電氣主接線的影響，發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響著電氣主接線的形式 。

二、電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求

變電站的電氣主接線應(yīng)該根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、變電站的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定，并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活性、檢修操作方便、節(jié)約投資、便于過渡和擴(kuò)展等要求。

1、供電可靠性。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線能可靠地工作，以保證對用戶不間斷供電。評價(jià)電氣主接線可靠性的標(biāo)志是：斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；線路或母線發(fā)生故障時應(yīng)盡量減少線路的停運(yùn)回路數(shù)和主變的停運(yùn)臺數(shù)，盡量保證對重要用戶的供電；盡量避免變電站全部停運(yùn)的可能性。

2、運(yùn)行檢修的靈活性。主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修的靈活性，調(diào)度運(yùn)行中應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路，滿足系統(tǒng)在事故、檢修以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行要求，實(shí)現(xiàn)變電站的無人值班。檢修時，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線和繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電。

3 、適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。能適應(yīng)一定時期內(nèi)沒有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平的變化，滿足供電需求，擴(kuò)建時，可以適應(yīng)從初期接線過渡到最終接線，在影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。

4 、經(jīng)濟(jì)合理。主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，要求做到經(jīng)濟(jì)合理，首先，投資省，即變電站的建筑工程費(fèi)、設(shè)備購置費(fèi)、安裝工程費(fèi)和其他費(fèi)用應(yīng)節(jié)省，采用不同的接線方式，其投資具有明顯的不同；其次，占地面積小，主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造條件，采用不同的接線方式，配電裝置占地面積有很大的區(qū)別；第三，能量損失小。

三、電氣主接線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

1 、配電裝置的選型

目前，110KV 高壓配電裝置常采用的布置形式有屋內(nèi)布置和屋外布置兩大類；屋內(nèi)布置又分為普通電器安裝在屋內(nèi)布置、110KV 斷路器小車屋內(nèi)布置、SF6 全封閉組合電器（G I S ）屋內(nèi)布置三種形式。采用普通電器安裝在屋內(nèi)布置和110KV 斷路器小車屋內(nèi)布置，每個間隔寬度可以設(shè)計(jì)成6.5米，跨度約12 米，占地面積相當(dāng)，投資也相差不大，多用在城郊或污染較嚴(yán)重地區(qū)。SF6 全封閉組合電器（G I S ）屋內(nèi)布置占地最小，運(yùn)行維護(hù)最好，但投資較高，多用在城市中心和用地非常緊張的地方。

目前，廣大農(nóng)村和縣城更多地采用屋外布置形式，故本文將屋外布置形式作為研究對象。屋外布置分為屋外半高型布置、屋外高型布置、屋外中型布置三種形式。半高型布置是將母線與母線隔離開關(guān)升高，把斷路器、電流互感器等設(shè)備直接布置在升高母線的下方，使配電裝置跨度尺寸減少，但由于進(jìn)出線間隔不能合并，各占一個間隔，使橫向面積增大，對于進(jìn)出線回路多的變電站，多采用該布置。高型布置是將母線與母線隔離開關(guān)上下重疊布置，適用于雙母線布置，屋外中型布置是將所有電氣設(shè)備都安裝在地面設(shè)備支架上，母線下不布置任何電氣設(shè)備，具有布置比較清晰、不易誤操作、運(yùn)行可靠、施工和維修都比較方便、構(gòu)架高度低、造價(jià)低等的優(yōu)點(diǎn)，是本文研究的幾種接線最適合選用配電裝置選型。在110KV 變電站中，與普通中型配電裝置相對應(yīng)的 110KV 母線設(shè)計(jì)，多采用軟母線，該型配電裝置在我國已有30多年運(yùn)行歷史，各地電業(yè)部門無論在運(yùn)行維護(hù)還是安裝檢修方面都積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。[3]

2 、相關(guān)電氣設(shè)備及典型接線方式

變電站高壓電氣主接線應(yīng)該包括的電氣設(shè)備包括：主變壓器、變壓器高壓引出線、母線、隔離開關(guān)、斷路器、跨條、繼電保護(hù)裝置、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電壓互感器等等。在110KV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)中，主要考慮終端變電站和中間變電站這兩種功能的變電站 。

終端變電站又稱受端變電站，這類變電站接近負(fù)荷中心，110KV 進(jìn)線一般為兩路進(jìn)線，通過兩臺主變將電能分配給低壓用戶；在確保供電可靠性的前提下，變電站主接線設(shè)計(jì)應(yīng)有利于規(guī)范化、簡單化、自動化及無人化，盡可能減少占地面積，變電站主接線方式應(yīng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，電氣設(shè)備特點(diǎn)及上級電網(wǎng)強(qiáng)弱等因素確定。一般終端變電站高壓側(cè)主接線形式常選用以下三種方式：（1 ）線路-變壓器組接線；（2 ）外橋接線；（3 ）內(nèi)橋接線。

中間變電站具有交換系統(tǒng)功率（110K V 母線上有穿越功率）和降壓分配功率（1 1 0 K V 通過主變將電能分配給低壓用戶）的雙重功能，它是中心變電所和終端變電所之間的中間環(huán)節(jié)。這類變電站主接線方式既不能像終端變電所那樣簡單，也不必像中心變電所那樣復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用來確定，一般中間變電所高壓側(cè)主接線形式常選用以下四種接線方式：（1）單母線接線；（2 ）單母線分段接線；（3 ）內(nèi)橋接線外加跨條；（4 ）四角形接線。

參考文獻(xiàn)：

[1 ]韓肖清，馮福旺. 基于關(guān)聯(lián)矩陣的電氣主接線的可靠性分析[J ]山西電力. 2005，（02）.

[2]關(guān)倩瑩.110kV 變電站發(fā)展模式[J]. 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2 0 0 5 ，（0 1 ）

[3 ]龍英，劉淑芝. 關(guān)于簡化發(fā)電廠電氣主接線的思考[J].黑河科技.2003，（0 3）