電力業(yè)擴(kuò)工程電氣主接線設(shè)計(jì)優(yōu)化

李 冀，顧勁岳

（1.國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京 100000；2.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司市北供電公司，上海 200070）

電力監(jiān)管部門要求，在業(yè)擴(kuò)報(bào)裝的過程中，電力公司不得對(duì)客戶的自建工程指定施工單位、設(shè)計(jì)單位，以及相關(guān)的設(shè)備器材，一般簡(jiǎn)稱為“三不指定”。堅(jiān)決實(shí)行陽光業(yè)擴(kuò)，給業(yè)擴(kuò)工程提出更高的要求，特別是來自基層的專變用戶對(duì)用電服務(wù)要求也越來越嚴(yán)格。因此，有必要提出業(yè)擴(kuò)工程電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從電氣主接線設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則出發(fā)，對(duì)比不同類型的電氣主接線的優(yōu)缺點(diǎn)，探索電力業(yè)擴(kuò)工程電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求

從用戶角度出發(fā)，電氣主接線的設(shè)計(jì)要求需要滿足經(jīng)濟(jì)性、可靠性和靈活性。

（1）可靠性。對(duì)于不同客戶的用電需求，主接線線路的設(shè)計(jì)必須具備足夠的可靠性，特別是面對(duì)重要負(fù)荷的供電工作，在發(fā)生突發(fā)情況導(dǎo)致故障或者檢修時(shí)，減少用戶的用電范圍和時(shí)間，從而減少用戶的經(jīng)濟(jì)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(wù)下，在使用過程中，能夠靈活的控制，特別是針對(duì)不同企業(yè)的特殊用電需求，使用頻繁、供電負(fù)荷較大的部分電路，能夠很好地靈活控制，并且在控制和調(diào)節(jié)部分電路時(shí)，不影響其他用電負(fù)荷的正常使用。這對(duì)于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃有著非常重要的意義，而且主接線的線路設(shè)計(jì)還要能夠根據(jù)需要靈活擴(kuò)建，這些都是靈活性的主要設(shè)計(jì)。

（3）經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性是在滿足主接線設(shè)計(jì)的安全性和靈活性前提下，做到經(jīng)濟(jì)效益上的考量。業(yè)擴(kuò)工程中電氣主接線的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在：通過優(yōu)化接線設(shè)計(jì)，節(jié)約鋪設(shè)成本；鋪設(shè)過程中盡量減少對(duì)空間的使用，減少占地面積；節(jié)能設(shè)計(jì)，通過合理的變電站優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠減少電業(yè)等級(jí)。

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(duì)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(jìn)線，使用單變壓器供電，然后在主線路側(cè)采用單母線接線，或者使用兩臺(tái)以上的變壓器供電，在主線路側(cè)使用單母線接線方式。其中，多臺(tái)變壓器接線方式比較適合用電過程中受季節(jié)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(duì)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(jìn)線方式，供電時(shí)使用單臺(tái)變壓器，采用單母線接線，或者使用兩臺(tái)以上的變壓器，同樣后者比較適用于季節(jié)性和晝夜影響較大的用電客戶［2］。其主要的運(yùn)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(gè)電源在進(jìn)線開關(guān)之間互相閉鎖，用電過程中，需要保證能合上其中一路的進(jìn)線開關(guān)。一般情況下，在開關(guān)2斷開，開關(guān)1合上時(shí)，主供電電源帶動(dòng)兩臺(tái)主變同時(shí)工作；當(dāng)電源I無法保證供電負(fù)荷要求時(shí)，開關(guān)2合上，開關(guān)1斷開，熱備用電源帶兩臺(tái)主變工作。

單母線接線方式的優(yōu)點(diǎn)為接線過程簡(jiǎn)單、操作方便、經(jīng)濟(jì)投入較少，而且后期擴(kuò)建工作方便［3］。但缺點(diǎn)是可靠性較差，一旦發(fā)生故障或者需要進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，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(tái)或者兩臺(tái)以上的變壓器供電，母線兩側(cè)使用單母線分段接線。單母線分段接線方式的主要設(shè)計(jì)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(guān)。

圖2 單母線分段接線方式

單母線分段接線的優(yōu)勢(shì)在于，兩條母線既可以分裂運(yùn)行也可以并列運(yùn)行，大大增加使用的方便性。針對(duì)重要負(fù)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(guān)檢修時(shí)，只需要停止該段供電，其余的分段仍然可以繼續(xù)使用，這樣在面臨故障或檢修時(shí)，能夠大大減少停電范圍。但缺點(diǎn)是分段的單母線增加了占地面積和分段部分的經(jīng)濟(jì)投入［5］。當(dāng)某段母線發(fā)生故障面臨檢修時(shí)仍然存在停電情況，某回路斷路器發(fā)生檢修時(shí)，也同樣會(huì)使得該回路停電。當(dāng)企業(yè)面臨后期擴(kuò)建時(shí)需要向兩端均衡擴(kuò)建，擴(kuò)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(tái)或兩臺(tái)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(shè)計(jì)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(yōu)點(diǎn)是接線線路非常清晰，不僅操作方便、運(yùn)行較為可靠，而且滿足雙電源的備用設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)主變對(duì)用電負(fù)荷的備用設(shè)計(jì)，使得線路設(shè)計(jì)的可靠性和靈活性得到進(jìn)一步的提升［6］。就線路變壓器組接線的經(jīng)濟(jì)性分析，比較適合220kV采用線路變壓器組，對(duì)于限制短路電流效果非常明顯。但是對(duì)于110kV開環(huán)運(yùn)行的網(wǎng)架，其可靠性往往較差，當(dāng)線路維護(hù)和檢修停運(yùn)時(shí)，對(duì)變電所的供電負(fù)荷影響較大

3 電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)

業(yè)擴(kuò)系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象是最終的客戶需求，在電氣主接線的設(shè)計(jì)和安裝過程中，需要綜合考慮到用戶的用電性質(zhì)、負(fù)荷需求、負(fù)荷特性、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行情況等，初步確定業(yè)擴(kuò)工程的電氣主接線方式，并且根據(jù)客戶要求的鋪墊線路位置，考慮初步的變壓器位置設(shè)置，以及線路的鋪設(shè)過程，具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括：（1）針對(duì)不同電力使用領(lǐng)域的優(yōu)化，無論是小區(qū)還是商業(yè)，或者工業(yè)等使用領(lǐng)域的客戶，在對(duì)業(yè)擴(kuò)電氣主接線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，考慮不同應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)，分析相關(guān)主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)；（2）不同的用電容量，對(duì)于系統(tǒng)的可擴(kuò)建性是有著不同的需求，對(duì)不同的用電容量采用設(shè)備內(nèi)部的優(yōu)化方案，例如對(duì)工業(yè)用電來說，針對(duì)容量計(jì)算方式，優(yōu)化相應(yīng)的設(shè)計(jì)；（3）合理的選擇變壓器，對(duì)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(fù)荷的浪費(fèi)［7］；（4）配電方式的優(yōu)化是主接線的重要思想，配電方式一定要結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮場(chǎng)合、成本、壽命等因素。

在對(duì)主接線進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)取消2 500kVA變壓器系統(tǒng)和442開關(guān)以及之間的連線。由于開關(guān)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(jīng)過原變壓器開關(guān)接入到母線中，使中壓側(cè)電力對(duì)生活區(qū)用戶進(jìn)行輸送電力，在其出口中增加一個(gè)開關(guān)，與變壓器相連接。取消2 500kVA變壓器系統(tǒng)，使變壓器高壓側(cè)和開關(guān)斷開，由于開關(guān)下只掛一個(gè)變壓器，然后把變壓器高壓側(cè)經(jīng)過原變壓器開關(guān)接入到II段母線中。

對(duì)容量和負(fù)荷進(jìn)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(nèi)，電容量值是II段母線上變壓器的總?cè)萘?，可以取消母?lián)開關(guān)，使母線分段變?yōu)閱文妇€接線方式。將所有設(shè)備組均接入到母線上，經(jīng)過220kV輸出線使電力輸出，這在很大程度上簡(jiǎn)化了接線方式。改造后的接線方式和傳統(tǒng)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(gè)短路點(diǎn)的電流有很大關(guān)系，因此額定短路開斷開關(guān)點(diǎn)電流和一次主接線有很大關(guān)聯(lián)性。如果一次主接線發(fā)生變化，那么和母線相連的開關(guān)和電流互感器等很多設(shè)備在很大程度上會(huì)受到影響，有可能影響設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的更換和改造，能夠很大程度上消除供電過程中產(chǎn)生的安全隱患。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)故障時(shí)，不需要對(duì)電源進(jìn)行切換。

4 結(jié)語

業(yè)擴(kuò)安裝的相關(guān)業(yè)務(wù)是電力供電企業(yè)的窗口，業(yè)擴(kuò)工程的服務(wù)質(zhì)量和技術(shù)水平對(duì)電力企業(yè)的工作質(zhì)量和效率都有著非常重要的影響。對(duì)業(yè)擴(kuò)工程中電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在根據(jù)用戶的不同用電需求，為其提出幾種可能的用電選擇，在實(shí)際的工作中能夠盡量滿足用戶的用電需求，并且節(jié)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(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的特高壓變電站電氣主接線設(shè)計(jì)原則［J］.電力建設(shè)，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.

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［6］ 鄭 明.新會(huì)雙水發(fā)電廠2×660MW機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)工程的電氣方案設(shè)計(jì)［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2010.

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