電力業擴工程電氣主接線設計優化

李 冀，顧勁岳

（1.國網北京市電力公司，北京 100000；2.國網上海市電力公司市北供電公司，上海 200070）

電力監管部門要求，在業擴報裝的過程中，電力公司不得對客戶的自建工程指定施工單位、設計單位，以及相關的設備器材，一般簡稱為“三不指定”。堅決實行陽光業擴，給業擴工程提出更高的要求，特別是來自基層的專變用戶對用電服務要求也越來越嚴格。因此，有必要提出業擴工程電氣主接線的優化設計，從電氣主接線設計的基本設計準則出發，對比不同類型的電氣主接線的優缺點，探索電力業擴工程電氣主接線的優化設計方案。

1 電氣主接線設計的基本要求

從用戶角度出發，電氣主接線的設計要求需要滿足經濟性、可靠性和靈活性。

（1）可靠性。對于不同客戶的用電需求，主接線線路的設計必須具備足夠的可靠性，特別是面對重要負荷的供電工作，在發生突發情況導致故障或者檢修時，減少用戶的用電范圍和時間，從而減少用戶的經濟效益損失［1］。

（2）靈活性。靈活性是在電氣主接線能夠保證正常的輸電任務下，在使用過程中，能夠靈活的控制，特別是針對不同企業的特殊用電需求，使用頻繁、供電負荷較大的部分電路，能夠很好地靈活控制，并且在控制和調節部分電路時，不影響其他用電負荷的正常使用。這對于企業的長遠規劃有著非常重要的意義，而且主接線的線路設計還要能夠根據需要靈活擴建，這些都是靈活性的主要設計。

（3）經濟性。經濟性是在滿足主接線設計的安全性和靈活性前提下，做到經濟效益上的考量。業擴工程中電氣主接線的經濟性主要表現在：通過優化接線設計，節約鋪設成本；鋪設過程中盡量減少對空間的使用，減少占地面積；節能設計，通過合理的變電站優化設計能夠減少電業等級。

2 電力用戶電氣主接線類型

電氣主接線的主要類型有單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、橋形接線、線路變壓器組接線。其中，常見的有單母線接線、單母線分段接線和線路變壓器組接線。

2.1 單母線接線

對于單電源用戶，單母線接線一般有兩種接線方式（見圖1）。由一路高壓電源進線，使用單變壓器供電，然后在主線路側采用單母線接線，或者使用兩臺以上的變壓器供電，在主線路側使用單母線接線方式。其中，多臺變壓器接線方式比較適合用電過程中受季節或者晝夜變化影響較大的客戶。

圖1 單電源用戶的接線方式

對于雙電源的客戶，單母線接線一般有兩種接線方式。采用兩路電源的進線方式，供電時使用單臺變壓器，采用單母線接線，或者使用兩臺以上的變壓器，同樣后者比較適用于季節性和晝夜影響較大的用電客戶［2］。其主要的運行方式為將電源I作為主供電電源，把電源II作為熱備用電源。原則上兩個電源在進線開關之間互相閉鎖，用電過程中，需要保證能合上其中一路的進線開關。一般情況下，在開關2斷開，開關1合上時，主供電電源帶動兩臺主變同時工作；當電源I無法保證供電負荷要求時，開關2合上，開關1斷開，熱備用電源帶兩臺主變工作。

單母線接線方式的優點為接線過程簡單、操作方便、經濟投入較少，而且后期擴建工作方便［3］。但缺點是可靠性較差，一旦發生故障或者需要進行設備檢修時，全部要停止供電。

2.2 單母線分段接線

單母線分段接線采用兩路高壓電源，使用兩臺或者兩臺以上的變壓器供電，母線兩側使用單母線分段接線。單母線分段接線方式的主要設計思想為將單母線用分段斷路器分成幾段，與單母線不分段的接線方式相比更加靈活。單母線分段接線方式如圖2所示。在圖2中，QF為分段斷路器，QS為分段隔離開關。

圖2 單母線分段接線方式

單母線分段接線的優勢在于，兩條母線既可以分裂運行也可以并列運行，大大增加使用的方便性。針對重要負荷的用電需求，可以使用雙回路接在不同的母線分段中，以保證不間斷的供電［4］。在任意母線或隔離開關檢修時，只需要停止該段供電，其余的分段仍然可以繼續使用，這樣在面臨故障或檢修時，能夠大大減少停電范圍。但缺點是分段的單母線增加了占地面積和分段部分的經濟投入［5］。當某段母線發生故障面臨檢修時仍然存在停電情況，某回路斷路器發生檢修時，也同樣會使得該回路停電。當企業面臨后期擴建時需要向兩端均衡擴建，擴建的方式受到了制約。

2.3 線路變壓器組接線

線路變壓器組接線，采用兩路高壓電源，兩臺或兩臺以上的變壓器供電，使用兩條母線分段接線。這種接線方式主要設計思想是，接線過程中線路和變壓器直接連接，如圖3所示。

圖3 線路變壓器組接線方式

線路變壓器組接線的優點是接線線路非常清晰，不僅操作方便、運行較為可靠，而且滿足雙電源的備用設計，還能實現兩臺主變對用電負荷的備用設計，使得線路設計的可靠性和靈活性得到進一步的提升［6］。就線路變壓器組接線的經濟性分析，比較適合220kV采用線路變壓器組，對于限制短路電流效果非常明顯。但是對于110kV開環運行的網架，其可靠性往往較差，當線路維護和檢修停運時，對變電所的供電負荷影響較大

3 電氣主接線的優化設計

業擴系統服務的對象是最終的客戶需求，在電氣主接線的設計和安裝過程中，需要綜合考慮到用戶的用電性質、負荷需求、負荷特性、電網結構、運行情況等，初步確定業擴工程的電氣主接線方式，并且根據客戶要求的鋪墊線路位置，考慮初步的變壓器位置設置，以及線路的鋪設過程，具體的優化設計主要包括：（1）針對不同電力使用領域的優化，無論是小區還是商業，或者工業等使用領域的客戶，在對業擴電氣主接線進行優化設計時，考慮不同應用領域的特點，分析相關主接線的優化設計；（2）不同的用電容量，對于系統的可擴建性是有著不同的需求，對不同的用電容量采用設備內部的優化方案，例如對工業用電來說，針對容量計算方式，優化相應的設計；（3）合理的選擇變壓器，對于不同種類的變壓器，合理的選擇能夠使主接線路的投資減少，而且也能大大減少用電負荷的浪費［7］；（4）配電方式的優化是主接線的重要思想，配電方式一定要結合實際情況，綜合考慮場合、成本、壽命等因素。

在對主接線進行改造時，應取消2 500kVA變壓器系統和442開關以及之間的連線。由于開關下只接入了變壓器，然后將10 000kVA變壓器改為三繞組變壓器，經過原變壓器開關接入到母線中，使中壓側電力對生活區用戶進行輸送電力，在其出口中增加一個開關，與變壓器相連接。取消2 500kVA變壓器系統，使變壓器高壓側和開關斷開，由于開關下只掛一個變壓器，然后把變壓器高壓側經過原變壓器開關接入到II段母線中。

對容量和負荷進行合理分配主要考慮到要在I段母線上增加一條220kV輸出線。該變壓器為三相變壓器，然后將其放于16B變壓器內，電容量值是II段母線上變壓器的總容量，可以取消母聯開關，使母線分段變為單母線接線方式。將所有設備組均接入到母線上，經過220kV輸出線使電力輸出，這在很大程度上簡化了接線方式。改造后的接線方式和傳統式的接線方式相比，很大程度地提高了供電可靠性。

由于電氣主接線和各個短路點的電流有很大關系，因此額定短路開斷開關點電流和一次主接線有很大關聯性。如果一次主接線發生變化，那么和母線相連的開關和電流互感器等很多設備在很大程度上會受到影響，有可能影響設備的安全運行。因此，對設備進行相應的更換和改造，能夠很大程度上消除供電過程中產生的安全隱患。當發電機運轉過程中出現故障時，不需要對電源進行切換。

4 結語

業擴安裝的相關業務是電力供電企業的窗口，業擴工程的服務質量和技術水平對電力企業的工作質量和效率都有著非常重要的影響。對業擴工程中電氣主接線的優化設計，旨在根據用戶的不同用電需求，為其提出幾種可能的用電選擇，在實際的工作中能夠盡量滿足用戶的用電需求，并且節約接線成本，使用戶的選擇更加靈活方便。

［1］ 李 勇，黃寶瑩，魯宗相，等.基于電網協調發展的特高壓變電站電氣主接線設計原則［J］.電力建設，2011（1）：27-33.LI Yong，HUANG Bao-ying，LU Zong-xiang，et al.Design principle for bus arrangement system of UHV substation based on coordinated development of power grid［J］.Electric Power Construction，2011，32（1）：27-33.

［2］ 孫東平.6～220kV電氣主接線設計的探討［J］.法制與經濟（下旬），2011（7）：161-162.

［3］ 李煥乾.珠海橫琴新區某220kV變電站電氣主接線設計淺析［J］.廣東科技，2014（12）：52+50.

［4］ 唐 鑫.220kV變電站的電氣主接線設計［J］.數字技術與應用，2014（2）：234-235.

［5］ 彭波涌，劉德宏.燃氣—蒸汽聯合循環電廠電氣主接線設計優化分析［J］.科技創新與應用，2014（30）：50.

［6］ 鄭 明.新會雙水發電廠2×660MW機組熱電聯產工程的電氣方案設計［D］.廣州：華南理工大學，2010.

［7］ 張 葉.10kV電力客戶業擴工程電氣主接線的優化選擇［J］.宿州學院學報，2013（11）：93-95.