220 kV變電站高、中壓側(cè)母線接線方式問題淺析

高瑞鑫

摘 要：近年來，隨著科技的進(jìn)步和人民生活水平的提高，企業(yè)單位和家庭個(gè)人的用電量在不斷攀升。一方面，用電量的增長標(biāo)志著我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展到新的歷史階段；另一方面，供電市場的飛快發(fā)展，對我國的電力技術(shù)提出了更高的要求。為了提高電網(wǎng)供電的安全性和穩(wěn)定性，必須降低變電站的故障率。文章以現(xiàn)階段我國電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)資料，探析有關(guān)220 kV變電站高、中壓側(cè)母線的最佳接線方式，目的在于提高供電的穩(wěn)定性和安全性，預(yù)防和減少因停電帶來的損失。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；變電站；母線；接線方式；不足

中圖分類號：TM645 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0087-02

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2013年我國全年發(fā)電量為52 451億kW·h，同比增長7.6%。從總體上看，全國電力供需基本平衡，局部地區(qū)用電緊張，出現(xiàn)“電荒”現(xiàn)象。之所以發(fā)生“電荒”，除了我國現(xiàn)階段的電力生產(chǎn)和電網(wǎng)供應(yīng)水平與西方發(fā)達(dá)國家仍然存在差距外，很大程度上取決于變電站的工作效率。面對這些困難，我們應(yīng)該積極面對，并提出切實(shí)有效的解決方案。

1 220 kV變電站高、中壓側(cè)母線的現(xiàn)行接線方式

1.1 500 kV變電站母線接線方式

在供電網(wǎng)絡(luò)中，500 kV變電站的作用十分重要。作為高壓變電站，它的運(yùn)行方式和運(yùn)行效率直接關(guān)系著200 kV和110 kV的正常工作。

從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的情況來看，國內(nèi)500 kV變電站電氣主接線通常采用雙母線四分段帶旁路和3/2斷路器的接線方式。

1.1.1 3/2斷路器接線方式的使用特點(diǎn)

①兩組母線同時(shí)運(yùn)行，所有斷路器和隔離開關(guān)均合上時(shí)，屬于正常運(yùn)行方式。

②主體變電站停電時(shí)，合上檢修線路的斷路器，拉開檢修主變側(cè)的隔離開關(guān)，屬主變（線路）停電時(shí)斷路器合環(huán)的運(yùn)行方式。

③如果任何一臺斷路器進(jìn)行檢修操作，拉開兩側(cè)隔離開關(guān)，屬斷路器檢修時(shí)運(yùn)行方式。

④斷開母線斷路器及其兩側(cè)隔離開關(guān)。

這種方式相當(dāng)于單母線運(yùn)行，屬于母線檢修時(shí)的運(yùn)行方式。

1.1.2 3/2斷路器接線方式的優(yōu)點(diǎn)

3/2斷路器接線方式之所以使用范圍越來越廣泛，是因?yàn)?/2斷路器接線方式具有的優(yōu)點(diǎn)主要有：

①提高了供電可靠性。發(fā)生母線故障或斷路器故障時(shí)，因?yàn)槊恳换芈酚袃膳_斷路器供電，不會導(dǎo)致出線停電。

②變電站正常運(yùn)行時(shí)，兩組母線和所有斷路器都投入工作，形成了多環(huán)路供電方式，提高了運(yùn)行和調(diào)度的靈活性。

③一般而言，隔離開關(guān)僅作檢修用。有關(guān)人員在進(jìn)行檢修斷路器操作時(shí)，直接操作即可；在檢修母線時(shí)，也無需進(jìn)行二次回路切換。

1.1.3 3/2斷路器接線方式的不足

主要不足在于：CT配置的增多，提高了二次接線復(fù)雜程度；如果在重疊區(qū)發(fā)生故障，保護(hù)動作較為繁雜；與雙母線相比，國內(nèi)的運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)還有待提高。

綜上所述，3/2斷路器接線方式的優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。對于3/2斷路器接線方式的缺點(diǎn)，應(yīng)該在繼電保護(hù)選用上下功夫，全面提高繼電保護(hù)動作的精度和準(zhǔn)度，簡化配制，提高保護(hù)的單一性。

1.1.4 兩種方式的比較

針對500 kV典型的雙母線帶旁路接線和3/2斷路器接線方式，從經(jīng)濟(jì)上比較兩種接線方式。投資比較不僅僅局限于斷路器組數(shù)的差異，還應(yīng)考慮其它電氣設(shè)備如隔離開關(guān)、電流互感器等等因素的影響。按照不同規(guī)模，總回路數(shù)從2～12回兩種接線方案的主設(shè)備比較可參考見表1。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，在進(jìn)出線回路數(shù)較少時(shí)雙母線接線比一個(gè)半斷路器過渡接線的設(shè)備的造價(jià)低了幾十萬元；在進(jìn)出線回路數(shù)為6～8回時(shí)，兩種接線方案的設(shè)備費(fèi)幾乎相等。隨著進(jìn)出線回路數(shù)的增加，半斷路器接線的花費(fèi)越高，到12回時(shí)它比雙母線分段帶旁路母線接線設(shè)備費(fèi)貴352萬元，占總設(shè)備費(fèi)的13.7%。

1.2 220 kV變電站高壓側(cè)母線接線方式

220 kV變電站高壓側(cè)母線接線方式主要有：四個(gè)雙母線隔離開關(guān)單分段接線、一個(gè)雙母線斷路器單分段接線、三個(gè)雙母線接線、一個(gè)單母線分段接線、兩個(gè)終端站（線路變壓器組不帶高壓側(cè)開關(guān)接線，有使用時(shí)線路變壓器組帶高壓側(cè)開關(guān)接線）。

如220 kV變電站的占地面積較小，不適合使用常規(guī)的接線模式；可以在有限的場地內(nèi)采取多角形接線或者是雙母線帶旁路母線接線。200 kV變電站高壓側(cè)母線接線方式較為靈活，可以根據(jù)場地原因或其他問題進(jìn)行調(diào)整。

但是，進(jìn)行接線方式調(diào)整的前提是確保變電站的正常工作和運(yùn)行，不能影響供電網(wǎng)絡(luò)的正常供電，要盡可能降低變電站各種故障的發(fā)生率，確保供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

1.3 110 kV變電站中壓側(cè)母線接線方式

目前，110 kV變電站中壓側(cè)母線的接線形式主要為雙母線帶旁路母線接線。在使用GIS設(shè)備的110 kV變電站中，可使用雙母線單分段接線方法、雙母線雙分段接線方法，或者是單母線分段接線法。

如果110 kV變電站的占地面積較小，受到場地因素的限制，可以使用單母線隔離開關(guān)分段帶旁路母線借線法，具體的接線方法應(yīng)立足現(xiàn)實(shí)情況，綜合考察場地、技術(shù)等因素。

1.4 現(xiàn)行接線方式的缺點(diǎn)和不足

現(xiàn)行220 kV變電站高、中壓側(cè)母線接線方式存在著一定的缺點(diǎn)和不足；在現(xiàn)行的使用過程中也容易發(fā)生故障，既影響了供電的安全性和穩(wěn)定性，也給有關(guān)電力部門帶來了人力物力財(cái)力的損失。分析原因，得出了如下結(jié)論：現(xiàn)行220 kV變電站高、中壓側(cè)母線接線方式過于單一化和固定化，沒有立足于變電站的實(shí)際情況，也沒有根據(jù)變電站設(shè)備類型和數(shù)量的改變而改變。千篇一律的接線方式不可能適應(yīng)所有變電站的接線工作，由此帶來的供電故障和后期的檢修工作也是十分復(fù)雜的。

有關(guān)資料顯示，如果沒有旁路母線代供電能力的接線形式，電網(wǎng)所承受的風(fēng)險(xiǎn)是十分巨大的。因此，改變現(xiàn)有的千篇一律的接線模式，探索出220 kV變電站高、中壓側(cè)母線最有效的接線方式，是現(xiàn)階段電力保障工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 現(xiàn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)原則

2.1 國家相關(guān)技術(shù)規(guī)定

2.1.1 500 kV變電站中220 kV母線側(cè)

根據(jù)國家相關(guān)技術(shù)規(guī)定，500 kV變電站中220 kV母線側(cè)通常使用雙母線接線方法，并設(shè)有專用的母線聯(lián)絡(luò)斷路器。如果變電站需要解環(huán)，其母線應(yīng)該使用雙母線雙分段接線方法，間隔排列方式應(yīng)該充分滿足分段的需要。

2.1.2 220 kV變電站

目前，在220 kV變電站中，220 kV一側(cè)的接線方式為雙母線接線或雙母線雙分段接線。雙母線接線方法多適用于中心樞紐變電站及中間變電站，雙母線雙分段接線方式多適用于環(huán)形電網(wǎng)中需要分母線運(yùn)行的變電站，終端變電站多采用線路變壓器組接線。110 kV側(cè)通常使用雙母線分段接線的方法。

2.2 220 kV變電站高、中壓側(cè)母線的接線原則

220 kV和110 kV主接線通常使用雙母線接線模式，如果變電站的最終規(guī)模為四臺主變壓器，220 kV主接線采用雙母線接線模式。110側(cè)如果使用架空、電纜混合出線的接線方式，應(yīng)采用雙母線雙分段接線方式，如果是全電纜出現(xiàn)方式，應(yīng)采用雙母線單分段接線方式。

具體的接線方式應(yīng)以各個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和變電站設(shè)備型號為基礎(chǔ)，綜合考察，選擇最合適的接線方式。

2.3 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足如下要求：

①具有靈活性，能夠滿足各種運(yùn)行方式的客觀需要，能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)向前發(fā)展的需要。

②如果某一元件發(fā)生無故障斷開，不能影響整個(gè)電力系統(tǒng)供電的安全性和穩(wěn)定性，且不會造成對其他元件的損害以及超過電壓允許偏差的情況。

③電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有較大的抗干擾能力，運(yùn)行過程中不易受到外界因素的影響。

④具有控制電網(wǎng)系統(tǒng)短路電流的功能。

⑤電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足分區(qū)供電和分層供電的工作需要。

2.4 不足之處

現(xiàn)行電網(wǎng)有關(guān)220 kV變電站高、中壓側(cè)母線接線方式相關(guān)技術(shù)規(guī)定過于簡單和籠統(tǒng)，缺乏具體的指導(dǎo)原則和方法。簡單的說，現(xiàn)行的這些規(guī)定或原則并沒有涉及到不同規(guī)模、不同類型變電站的具體接線方式；缺乏指導(dǎo)性和有效性。如果工作人員在開展接線工作時(shí)，盲目遵循現(xiàn)有的工作方法和原則，勢必會影響變電站的工作效率和水平，甚至提高變電站接線故障的發(fā)生率。

3 最佳接線方式探究

3.1 220 kV側(cè)

使用常規(guī)設(shè)備的變電站：宜使用雙母線帶專用旁路母線借線法；終端規(guī)模為三臺主變壓器的變電站應(yīng)使用雙母線單分?jǐn)鄮в袑Ｓ门月纺妇€的接線方法；四臺應(yīng)使用雙母線雙分段各帶有專用旁路母線的接線；GIS設(shè)備變電站中，兩臺主變壓器應(yīng)使用雙母線單分段接線法，三臺應(yīng)使用雙母線單分段接線法；四臺應(yīng)使用雙母線雙分段借線法。

3.2 110 kV側(cè)

常規(guī)變電站應(yīng)使用雙母線帶專用旁路母線的接線方法；GIS設(shè)備樞紐站和終端站應(yīng)使用與220 kV母線接線方式一致的接線方法。

4 結(jié) 語

220 kV變電站高、中壓側(cè)母線接線方式，需要結(jié)合具體的工作情況來確定，其核心原則是充分考慮變電站的終端規(guī)模和機(jī)器信號。在未來的發(fā)展中，有關(guān)電力工作人員應(yīng)在實(shí)際工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷更新220 kV變電站高、中壓側(cè)母線接線方式，提高供電的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王紅霞.變壓器零序功率方向保護(hù)接線的正確性分析[J].繼電器，2005，（12）.

[2] 李方紅.220 kV變電站高、中壓側(cè)母線最佳接線方式探討[J].廣東電力，2008，（2）.

[3] 廣東省廣電集團(tuán)有限公司.廣東電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)原則[Z].廣州：廣東省廣電集團(tuán)有限公司，2005.