終端負(fù)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(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，濟南 250021）

終端負(fù)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(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，濟南 250021）

針對一座終端負(fù)荷變電站220 kV側(cè)電氣主接線，提出環(huán)形主接線方案。重點分析環(huán)形接線在該站應(yīng)用的可行性，從可靠性、靈活性和經(jīng)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(cè)電氣主接線采用環(huán)形接線方案。

電氣主接線；變電站；環(huán)形接線；可靠性；靈活性；經(jīng)濟性

0 引言

電氣主接線是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，也是變電站電氣設(shè)計的核心部分。主接線方案決定了電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)方式等多個方面，并且與電力系統(tǒng)運行可靠性、靈活性、經(jīng)濟性密切相關(guān)［1］。因此，選擇正確、合理的主接線方案，在電氣設(shè)計中非常重要。電氣主接線的選擇應(yīng)考慮該變電站在電力系統(tǒng)中的地位、規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、變壓器連接元件數(shù)量等條件，根據(jù)供電可靠，運行和擴建靈活性，經(jīng)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(cè)電氣主接線進(jìn)行研究，提出多種接線方案，通過綜合比選，選擇最優(yōu)的主接線方案。

1 主接線備選方案

方平220 kV變電站的建設(shè)是為商丘商務(wù)中心區(qū)提供110 kV變電站電源接入點，進(jìn)一步改善和加強市區(qū)110 kV電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃，該站位于商丘電網(wǎng)的中環(huán)，主要功能是滿足商務(wù)中心區(qū)的供電、承擔(dān)負(fù)荷接帶任務(wù)，220 kV線路間的穿越功率不大，接入系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 接入系統(tǒng)示意

該站220 kV遠(yuǎn)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(cè)采用雙母線接線，本期建設(shè)莊周、華源間隔及1號主變間隔，建設(shè)規(guī)模如表1所示。

表1 本期與遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模

據(jù)規(guī)程規(guī)定：“220 kV變電站中的220 kV配電裝置，當(dāng)在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路數(shù)為4回及以上時，宜采用雙母線接線；一般性質(zhì)的220 kV變電站的220 kV配電裝置，出線回路數(shù)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(wǎng)中環(huán)的中心，主要承擔(dān)負(fù)荷接帶任務(wù)，屬一般性質(zhì)變電站。根據(jù)規(guī)程要求，可對主接線進(jìn)行適當(dāng)簡化。該站遠(yuǎn)景規(guī)模為4線3變，采用雙母線接線時，正常運行方式相當(dāng)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(lián)斷路器中易出現(xiàn)較大的穿越功率，對主接線可靠性產(chǎn)生一定的影響。

針對220 kV主接線提出環(huán)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(jìn)行對比。

1.1 雙母線接線方案

方平站220 kV本期及遠(yuǎn)景均采用雙母接線。本期建設(shè)2段母線、2個出線間隔、1個變壓器進(jìn)線間隔、2個母設(shè)間隔、1個母聯(lián)間隔；預(yù)留2個出線間隔、2個變壓器進(jìn)線間隔。接線布置如圖2所示。

圖2 220 kV雙母線接線

1.2 環(huán)形接線方案

本期建設(shè)1段環(huán)形母線、2個出線間隔、1個變壓器進(jìn)線間隔；預(yù)留1段擴大環(huán)形母線、2個出線間隔、2個變壓器進(jìn)線間隔。接線布置如圖3所示。

圖3 環(huán)形接線

1.3 單母線分段接線方案

本期建設(shè)1段母線、2個出線間隔、1個變壓器進(jìn)線間隔、1個母設(shè)間隔；預(yù)留2個出線間隔、2個變壓器進(jìn)線間隔、1個母設(shè)間隔、1個母聯(lián)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(shè)2段母線、2個出線間隔、1個變壓器進(jìn)線間隔、2個母設(shè)間隔、1個母聯(lián)間隔；預(yù)留1段母線、2個出線間隔、2個變壓器進(jìn)線間隔、1個母設(shè)間隔、1個母聯(lián)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(jìn)行定量計算，該計算軟件認(rèn)可度高，曾應(yīng)用于蘇州特高壓1 000 kV變電站、西北電網(wǎng)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(shù)對220 kV主接線進(jìn)行計算，得到的4種方案的連續(xù)性、充裕度、安全性指標(biāo)，如表2所示。

表2 220 kV系統(tǒng)全站停運可靠性指標(biāo)（本期）

比較220 kV雙母線接線、環(huán)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(biāo)及計算結(jié)果，可得出環(huán)形接線各項指標(biāo)均優(yōu)于其他方案。

2.2 遠(yuǎn)期可靠性計算

按照可靠性參數(shù)對220 kV主接線進(jìn)行計算，得到4種方案的連續(xù)性、充裕度、安全性指標(biāo)，如表3所示。

表3 220 kV系統(tǒng)全站停運可靠性指標(biāo)（遠(yuǎn)期）

比較220 kV雙母線接線、環(huán)形接線、單母分段和單母三分段4種接線方式下的遠(yuǎn)期可靠性指標(biāo)及計算結(jié)果，環(huán)形接線和單母三分段方案各項指標(biāo)相當(dāng)，均優(yōu)于其他2種方案。

根據(jù)上述定量分析，本期環(huán)形接線方案可靠性優(yōu)勢更為突出，遠(yuǎn)期環(huán)形接線可靠性與單母三分段方案可靠性相當(dāng)。

3 靈活性分析

本站220 kV采用GIS設(shè)備，考慮到220 kV電壓等級作為地區(qū)電網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，對調(diào)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(jìn)行分析。

雙母線接線各個電壓和各個回路負(fù)荷可以任意分配到某一條母線上，能靈活適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要，雙母線接線具有很高的調(diào)度靈活性；該站220 kV遠(yuǎn)景規(guī)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(dāng)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(lián)斷路器中出現(xiàn)較大的穿越功率；此外，擴建完成后，要進(jìn)行耐壓試驗時，僅靠打開停運母線側(cè)隔離開關(guān)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(fù)送電［4］。

環(huán)形接線沒有匯流母線，在接線的任一段上發(fā)生故障時，只需要切除該段與其相連接的元件，對系統(tǒng)運行的影響較??；母線成閉合環(huán)形，在閉環(huán)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(shè)施，隔離開關(guān)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(shè)備上完后，將原回路解環(huán)并形成大環(huán)，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(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)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(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，導(dǎo)致擴建便利性差。

綜上，環(huán)形接線在正常運行和遠(yuǎn)景擴建方面具有較好的靈活性。

4 經(jīng)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(jīng)濟合理，主要考慮設(shè)備投資和占地面積兩個方面。目前220 kV大都采用GIS設(shè)備，較AIS相比已大幅度縮小了配電裝置室的面積。從遠(yuǎn)期設(shè)備投資方面進(jìn)行分析，將4種備選方案中斷路器、隔離開關(guān)、母線設(shè)備和接地開關(guān)遠(yuǎn)期數(shù)量及投資進(jìn)行比較，如表4所示。

表4 4種220 kV備選方案設(shè)備投資比較

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

5 結(jié)語

對一座終端負(fù)荷220 kV變電站主接線形式進(jìn)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(huán)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(jīng)濟性角度對220 kV電氣主接線方案進(jìn)行分析后得出：環(huán)形接線方式的可靠性最高，靈活性的優(yōu)勢也很明顯，遠(yuǎn)期設(shè)備投資最少。綜合分析后，推薦該終端負(fù)荷變電站220 kV主接線采用環(huán)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(shè)計技術(shù)規(guī)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(shù)經(jīng)濟分析［J］．電力建設(shè)，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(nèi)蒙古石油化工，2012（11）：66-67．

［5］弋東方，鐘大文．電力工程電氣設(shè)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(shè)備狀態(tài)檢測與診斷、電力系統(tǒng)設(shè)計工作。