10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉洪達(dá)

摘 要：變電站是電力系統(tǒng)的核心組成部分，電氣主接線作為變電站向外供電的主要途徑，直接關(guān)系到供電的可靠與否，所以，做好電氣主接線設(shè)計(jì)十分必要。本文就對(duì)10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并探討其實(shí)現(xiàn)方案，以期為同類工程施工提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：10kV變電站；電氣主接線；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

10kV變電站在電力工程中較為常見(jiàn)，做好其電氣主接線，對(duì)變電站供電可靠性有著極大影響，因此，研究10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方法，有著一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

在電氣主接線設(shè)計(jì)中，其需要遵循的原則包括：①可靠性原則：確保主接線工作的可靠，從而保證變電站供電的正常，也是變電站、電力系統(tǒng)安全的根本要求；②靈活性原則：是指可以靈活的調(diào)整運(yùn)行方式、調(diào)度方便，且易于檢修，留足未來(lái)擴(kuò)建的空間；③經(jīng)濟(jì)性原則：是指在做到主接線設(shè)計(jì)可靠、靈活的前提下，盡量減少主接線建設(shè)成本，提高主接線的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

在10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，是不能無(wú)任何根據(jù)隨意設(shè)計(jì)的，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)的依據(jù)主要包括：①變電站的重要性、承擔(dān)的功能等；②變電站的規(guī)模大小、分期建設(shè)情況等；③變電站的負(fù)荷情況。一般來(lái)說(shuō)，在電氣主接線設(shè)計(jì)中，需要對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)兩個(gè)相互獨(dú)立的電源，作為主用和備用，且備用電源能夠滿足一、二級(jí)負(fù)荷正常運(yùn)行的需求；三級(jí)負(fù)荷則只需要設(shè)計(jì)一個(gè)電源，這是由于一、二級(jí)負(fù)荷是相對(duì)較小的，在主用電源失效后可以換為備用電源繼續(xù)供電，三級(jí)負(fù)荷較大，相對(duì)較為危險(xiǎn)，在出現(xiàn)失效情況時(shí)，需要立刻對(duì)檢查電源的安全性，以免形成重大安全事故。

1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

在10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下四個(gè)方面，分別是：

一是主接線方式的選擇。對(duì)于10kV變電站而言，電氣主接線設(shè)計(jì)需要考慮的因素包括變電站實(shí)際情況、容量等，禁止采取統(tǒng)一的模式，常用的主接線方法有雙母接線、單母分段接線兩種，各有其優(yōu)劣。從可靠性方面來(lái)看，雙母接線采用的兩組母線之間可以相互為補(bǔ)充，通過(guò)操作隔離開(kāi)關(guān)來(lái)將發(fā)生故障的母線斷開(kāi)，換用另一母線，實(shí)現(xiàn)迅速恢復(fù)供電；從靈活性方面看，雙母線可以將電源、回路負(fù)荷分配到任意母線，但單母分段接線更適合各種不同運(yùn)行方式，靈活性更好；從經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)看，單母分段接線在設(shè)備、投入方面都少于雙母線，經(jīng)濟(jì)性更佳。

二是變壓器的選擇。對(duì)于10kV變電站，在變壓器選擇中，需要先確定相數(shù)，通常為兩相；然后是繞組數(shù)和接線類別，多選擇雙繞組、YN型繞組接線；最后是冷卻、調(diào)壓方式，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇；對(duì)于一些特殊情況，變電站變壓器數(shù)量應(yīng)最少設(shè)置2臺(tái)，來(lái)為變電站安全、穩(wěn)定提供保障。具體情況包括：①變電站供電中一級(jí)負(fù)荷數(shù)量較多或者為保證二級(jí)負(fù)荷安全；②負(fù)荷會(huì)隨季節(jié)變化出現(xiàn)較大幅度變化的地區(qū)；③電源系統(tǒng)不接地、動(dòng)力電與照明變壓器共用以及電氣裝置外露等情況。

三是斷路器的選擇。斷路器是變電站安全的一個(gè)重要保障設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮的內(nèi)容有：①在合閘時(shí)，斷路器要保證負(fù)荷電流、短路電流能夠長(zhǎng)期通過(guò)，且熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性等性能要良好，所以，必須確保斷路器質(zhì)量?jī)?yōu)良；②在出現(xiàn)跳閘情況時(shí)，斷路器應(yīng)具備良好絕緣性能，起到應(yīng)有的阻斷功能，保護(hù)變電站安全；③斷路器應(yīng)當(dāng)具有良好斷路能力，且分閘時(shí)間要適宜；④斷路器本身結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、使用壽命要盡量延長(zhǎng)，體積應(yīng)盡量小，以便于安裝與維護(hù)。

四是其它電氣設(shè)備的選擇。在10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)中，除了要選擇上述設(shè)備外，還有其他一些電氣設(shè)備，需要考慮的因素有：①其它設(shè)備要滿足變電站正常運(yùn)行的基本需求，有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的空間，其維護(hù)成本要盡量低；②其它設(shè)備要適用于變電站所處的實(shí)際環(huán)境，減少環(huán)境因素對(duì)變電站運(yùn)行產(chǎn)生的不良影響；③其它電氣設(shè)備應(yīng)盡量選擇高技術(shù)含量的，確保設(shè)備的可靠，更好地滿足變電站需求。

2 10kV變電站電氣主接線實(shí)現(xiàn)

以某10kV變電站為例，其母線側(cè)饋線數(shù)量有30多條，為確保變電站供電的可靠，在電氣主線設(shè)計(jì)中，其實(shí)現(xiàn)方案有：

2.1 雙母線接線設(shè)計(jì)方案

該變電站電氣主線雙母線接線設(shè)計(jì)方案如圖1，對(duì)于某一供電線路，用兩條母線、隔離開(kāi)關(guān)與變電站相接，在供電時(shí)，合上一條母線的隔離開(kāi)關(guān)，完成整個(gè)線路的供電；當(dāng)這一母線出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，啟用另一條母線來(lái)繼續(xù)供電，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)為供電更為可靠、檢修較為方便、可以靈活調(diào)度且適合擴(kuò)建等。

但是，該種接線方案也存在一定不足，主要有需要較多的設(shè)備，比如隔離開(kāi)關(guān)，隔離器作為操作開(kāi)關(guān)容易出現(xiàn)誤動(dòng)作情況，自動(dòng)化難以實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差。特別是在出現(xiàn)母線系統(tǒng)故障情況時(shí)，需要在短時(shí)間內(nèi)將大量的電源、線路切除，是無(wú)法滿足大部分負(fù)荷要求的。

2.2 單母線分段接線設(shè)計(jì)方案

對(duì)于10kV變電站承擔(dān)的兩個(gè)或多個(gè)重要負(fù)載，采取雙回路供電的方式，將重要負(fù)載分別接在10kV母線的不同段上，可以避免彼此的相互干擾，即使某一荷載的母線出現(xiàn)故障或者需要檢修，也只會(huì)對(duì)此負(fù)載產(chǎn)生影響，其它母線段依然可以繼續(xù)供電，確保變電站供電的可靠。

在此種接線方案中，其設(shè)計(jì)方案如圖2所示，母線分段是通過(guò)利用斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從不同母線段引出雙回路供電來(lái)一一對(duì)應(yīng)重要負(fù)荷，在出現(xiàn)故障時(shí)，利用斷路器來(lái)切除故障路段，其它正常的母線段供電不會(huì)出現(xiàn)中斷，對(duì)重要負(fù)荷的安全、穩(wěn)定有著重要作用。

從圖2中可知，對(duì)于單母線分段接線方案來(lái)說(shuō)，當(dāng)有某段母線出現(xiàn)短路故障時(shí)，分段斷路器、故障段電源回路斷路器會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，將故障段從整個(gè)供電系統(tǒng)中切除，非故障段母線運(yùn)行不會(huì)受到影響，從而有效縮小故障范圍，對(duì)于控制短路電流的負(fù)面影響有著重要作用。

比較上述兩種接線方案，對(duì)于變電站承擔(dān)的重要負(fù)荷，其主母線接線在保證足夠可靠、靈活的基礎(chǔ)上，單母線分段接線在經(jīng)濟(jì)性上是優(yōu)于雙母線接線方案的，所以，適用于本變電站。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在變電站電氣設(shè)計(jì)中，電氣主接線是一個(gè)十分重要的內(nèi)容，對(duì)整個(gè)變電站供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性等起著至關(guān)重要的作用，因此做好變電站電氣主接線設(shè)計(jì)，是有著重要現(xiàn)實(shí)意義的。在變電站電氣主接線設(shè)計(jì)中，需要優(yōu)先考慮供電的可靠性、電能質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)性等諸多因素，以此為基礎(chǔ)，選擇合適的變壓器、斷路器以及其它各種設(shè)備，然后再結(jié)合變電站長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需求，選擇合適的主接線設(shè)計(jì)方案，在確保適應(yīng)變電站運(yùn)行實(shí)際的基礎(chǔ)上，最大程度的提高供電的穩(wěn)定性，同時(shí)，還要能夠滿足未來(lái)發(fā)展、擴(kuò)建的需求，有效提高變電站設(shè)計(jì)的綜合效益，更好地滿足人們對(duì)用電安全的要求，提升電力企業(yè)綜合效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚德亭.廠用35kV/10kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)選擇[J].電氣技術(shù)，2010，04：56-59.