終端負荷變電站220 kV電氣主接線方案研究

田燕山，劉海濤，郭宜果，蘭 峰，張德坤

（國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南 250021）

終端負荷變電站220 kV電氣主接線方案研究

田燕山，劉海濤，郭宜果，蘭 峰，張德坤

（國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南 250021）

針對一座終端負荷變電站220 kV側電氣主接線，提出環形主接線方案。重點分析環形接線在該站應用的可行性，從可靠性、靈活性和經濟性3個方面分別與雙母線接線、單母分段接線和單母三分段接線比較。通過綜合比選，推薦220 kV側電氣主接線采用環形接線方案。

電氣主接線；變電站；環形接線；可靠性；靈活性；經濟性

0 引言

電氣主接線是構成電力系統的重要環節，也是變電站電氣設計的核心部分。主接線方案決定了電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護方式等多個方面，并且與電力系統運行可靠性、靈活性、經濟性密切相關［1］。因此，選擇正確、合理的主接線方案，在電氣設計中非常重要。電氣主接線的選擇應考慮該變電站在電力系統中的地位、規劃容量、負荷性質、變壓器連接元件數量等條件，根據供電可靠，運行和擴建靈活性，經濟效益等方面的要求確定。

以方平220 kV變電站為依托，針對220 kV側電氣主接線進行研究，提出多種接線方案，通過綜合比選，選擇最優的主接線方案。

1 主接線備選方案

方平220 kV變電站的建設是為商丘商務中心區提供110 kV變電站電源接入點，進一步改善和加強市區110 kV電網的網絡結構。根據電網規劃，該站位于商丘電網的中環，主要功能是滿足商務中心區的供電、承擔負荷接帶任務，220 kV線路間的穿越功率不大，接入系統如圖1所示。

圖1 接入系統示意

該站220 kV遠景架空出線4回；本期架空出線2回，分別接至500 kV莊周變電站、220 kV華源變電站。220 kV側采用雙母線接線，本期建設莊周、華源間隔及1號主變間隔，建設規模如表1所示。

表1 本期與遠期建設規模

據規程規定：“220 kV變電站中的220 kV配電裝置，當在系統中居重要地位、出線回路數為4回及以上時，宜采用雙母線接線；一般性質的220 kV變電站的220 kV配電裝置，出線回路數在4回及以下時，可采用其他簡單的主接線［2］。”

該站位于某三線城市電網中環的中心，主要承擔負荷接帶任務，屬一般性質變電站。根據規程要求，可對主接線進行適當簡化。該站遠景規模為4線3變，采用雙母線接線時，正常運行方式相當于單母線分段接線，3臺主變壓器無法均衡的布置在兩條母線上，在母聯斷路器中易出現較大的穿越功率，對主接線可靠性產生一定的影響。

針對220 kV主接線提出環形接線、單母線分段接線、單母線三分段接線3種其他接線形式，與提出的雙母線接線進行對比。

1.1 雙母線接線方案

方平站220 kV本期及遠景均采用雙母接線。本期建設2段母線、2個出線間隔、1個變壓器進線間隔、2個母設間隔、1個母聯間隔；預留2個出線間隔、2個變壓器進線間隔。接線布置如圖2所示。

圖2 220 kV雙母線接線

1.2 環形接線方案

本期建設1段環形母線、2個出線間隔、1個變壓器進線間隔；預留1段擴大環形母線、2個出線間隔、2個變壓器進線間隔。接線布置如圖3所示。

圖3 環形接線

1.3 單母線分段接線方案

本期建設1段母線、2個出線間隔、1個變壓器進線間隔、1個母設間隔；預留2個出線間隔、2個變壓器進線間隔、1個母設間隔、1個母聯間隔。接線布置如圖4所示。

圖4 單母分段接線

1.4 單母三分段接線方案

本期建設2段母線、2個出線間隔、1個變壓器進線間隔、2個母設間隔、1個母聯間隔；預留1段母線、2個出線間隔、2個變壓器進線間隔、1個母設間隔、1個母聯間隔。接線布置如圖5所示。

圖5 單母三分段接線

2 可靠性分析

采用廠站電氣主接線軟件SSRE－TH對主接線的可靠性進行定量計算，該計算軟件認可度高，曾應用于蘇州特高壓1 000 kV變電站、西北電網750 kV蘭州站、官亭變電所等工程［3］。

2.1 本期可靠性計算

按照可靠性參數對220 kV主接線進行計算，得到的4種方案的連續性、充裕度、安全性指標，如表2所示。

表2 220 kV系統全站停運可靠性指標（本期）

比較220 kV雙母線接線、環形接線、單母分段和單母三分段4種接線方式下的本期可靠性指標及計算結果，可得出環形接線各項指標均優于其他方案。

2.2 遠期可靠性計算

按照可靠性參數對220 kV主接線進行計算，得到4種方案的連續性、充裕度、安全性指標，如表3所示。

表3 220 kV系統全站停運可靠性指標（遠期）

比較220 kV雙母線接線、環形接線、單母分段和單母三分段4種接線方式下的遠期可靠性指標及計算結果，環形接線和單母三分段方案各項指標相當，均優于其他2種方案。

根據上述定量分析，本期環形接線方案可靠性優勢更為突出，遠期環形接線可靠性與單母三分段方案可靠性相當。

3 靈活性分析

本站220 kV采用GIS設備，考慮到220 kV電壓等級作為地區電網的骨干網絡，對調度靈活性和擴建便利性要求均很高，對4個方案的靈活性特點進行分析。

雙母線接線各個電壓和各個回路負荷可以任意分配到某一條母線上，能靈活適應系統中各種運行方式調度和潮流變化的需要，雙母線接線具有很高的調度靈活性；該站220 kV遠景規模為4線3變，向雙母線的左右任何一個方向擴建，采用雙母線接線時，正常運行方式相當于單母線分段接線，3臺主變無法均衡的布置在兩段母線上，在母聯斷路器中出現較大的穿越功率；此外，擴建完成后，要進行耐壓試驗時，僅靠打開停運母線側隔離開關與停運母線隔離，安全性不高，需短時停運另一段母線，待耐壓試驗完成之后全站方可恢復送電［4］。

環形接線沒有匯流母線，在接線的任一段上發生故障時，只需要切除該段與其相連接的元件，對系統運行的影響較小；母線成閉合環形，在閉環運行時，每回路由兩臺斷路器供電，任一臺斷路器檢修，不需要中斷供電，也不需要旁路設施，隔離開關只作為檢修時隔離之用，可減少誤操作的可能性；擴建時不影響原有回路的正常運行，待后期設備上完后，將原回路解環并形成大環，此過程不影響其他線路正常運行，便于擴建［5］。

單母線分段和單母三分段接線，重要用戶需雙回路接于不同母線段，方可保證不間斷供電；當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，造成該段單回路供電的用戶停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越，導致擴建便利性差。

綜上，環形接線在正常運行和遠景擴建方面具有較好的靈活性。

4 經濟性分析

主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下要做到經濟合理，主要考慮設備投資和占地面積兩個方面。目前220 kV大都采用GIS設備，較AIS相比已大幅度縮小了配電裝置室的面積。從遠期設備投資方面進行分析，將4種備選方案中斷路器、隔離開關、母線設備和接地開關遠期數量及投資進行比較，如表4所示。

表4 4種220 kV備選方案設備投資比較

可知，遠期環形接線設備投資金額為884.80萬元，較雙母線接線（可研方案）節約128.1萬元，較單母三分段接線節約143.9萬元，較單線母線分段接線節約16.09萬元。4種方案遠期投資金額從低到高的排序依次為：環形接線、單母分段、雙母線、單母三分段接線。

5 結語

對一座終端負荷220 kV變電站主接線形式進行討論，針對220 kV電氣主接線的可研方案雙母線接線，提出3種其他接線方案：環形接線、單母線分段接線、單母線三分段接線。重點從可靠性、靈活性、經濟性角度對220 kV電氣主接線方案進行分析后得出：環形接線方式的可靠性最高，靈活性的優勢也很明顯，遠期設備投資最少。綜合分析后，推薦該終端負荷變電站220 kV主接線采用環形接線方式。

［1］鄧鵬．某火電廠500 kV電氣主接線方案比選［J］．科技傳播，2013（13）：158-160．

［2］DL／T 5218—2012 220～750 kV變電所設計技術規程［S］．

［3］王昊，王展，陳斌．蘇州1 000 kV特高壓變電站500 kV電氣主接線方案技術經濟分析［J］．電力建設，2013，34（4）：43-46．

［4］徐華容，張寶平．一個半斷路器與雙母線接線的特點及比較［J］．內蒙古石油化工，2012（11）：66-67．

［5］弋東方，鐘大文．電力工程電氣設計手冊［M］．北京：中國電力出版社，1989.

Electrical Main Wiring Scheme of the 220 kV Side for the Terminal Substation

TIAN Yanshan，LIU Haitao，GUO Yiguo，LAN Feng，ZHANG Dekun
（Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250021，China）

A circular wiring scheme is presented for the 220 kV terminal substation.The feasibility of the application of circular wiring in the substation is analyzed.The circular wiring is compared with the double bus wiring，single bus wiring and single bus three segmented wiring from aspects of the reliability，flexibility，and economy.Through the comparison and selection of schemes，the circular wiring scheme is recommended to 220 kV side.

electrical main wiring；substations；circular wiring；reliability；flexibility；economy

TM732

：A

：1007－9904（2017）04－0047－04

2016-12-17

田燕山（1988），男，主要從事電力設備狀態檢測與診斷、電力系統設計工作。