中小型變電站中電氣主接線的設(shè)計(jì)方案及其可行性分析

鐘健航

（陽江市恒源工程咨詢有限公司，廣東陽江 529500）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活越來越離不開電力系統(tǒng)的支持。構(gòu)成電力系統(tǒng)最重要的部分就是電氣主接線，電氣主接線以電源和出線為主，與電力設(shè)備和連接線共同組成。為了電力系統(tǒng)能更好地服務(wù)于人，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要重視電氣主接線的因素和電氣主接線的要求。電氣主接線和電力系統(tǒng)、電站規(guī)模、地形條件等都有非常密切的關(guān)系，同時(shí)也會(huì)影響變電站電氣設(shè)備的選擇和控制。變電站電氣主接線合理設(shè)計(jì)能夠影響整個(gè)變電站的運(yùn)行，也是變電站電氣主接線設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)。

1 中小型變電器電氣主接線

中小型變電器電氣主接線在電力系統(tǒng)中非常重要。電氣主接線設(shè)計(jì)對(duì)電力生產(chǎn)運(yùn)行的影響非常大，能夠決定整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還能影響電氣設(shè)備的選擇和配電設(shè)備的使用。在變電站進(jìn)行改造的時(shí)候首先需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能減少影響，在設(shè)計(jì)的時(shí)候還需要分析整個(gè)變電站的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面工作，這樣才能最終選擇最合適的方案。圖1所示為自動(dòng)檢測裝置原理圖，圖2所示為自動(dòng)檢測裝置的系統(tǒng)框圖。

圖1 自動(dòng)檢測裝置原理圖

圖2 自動(dòng)檢測裝置的系統(tǒng)框圖

2 中小型變電站中電氣主接線基本要求

（1）供電可靠

要想保證電力生產(chǎn)的安全性和可靠性，首先需要保證的就是電氣主接線。在判斷電氣主接線的時(shí)候可以通過以下標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行判斷其供電的可靠性：在檢修斷路器損壞的時(shí)候不會(huì)影響供電系統(tǒng)的運(yùn)行；在母線發(fā)生故障的時(shí)候不影響用戶的用電使用；盡量保證變電站在工作的時(shí)候能夠正常使用，不出現(xiàn)故障。

（2）運(yùn)行靈活

電氣主接線在設(shè)計(jì)時(shí)以工作方式為主，同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候還需要給以后的檢修提供方便。在調(diào)度運(yùn)行的時(shí)候能夠靈活切除變壓器和接入線路，這樣就能早日實(shí)行變電站無人看守的狀態(tài)。

（3）經(jīng)濟(jì)節(jié)約

在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)的時(shí)候要做到合理、實(shí)惠的要求，要想做到這兩點(diǎn)，需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候有一個(gè)清晰的思路，這樣做的目的是最大限度地減少成本。

3 中小型變電站中電氣主接線基本類型

在中小型變電站中電氣主鏈接里，按照母線連接的情況來劃分，可以分成以下幾個(gè)類型。

3.1 中小型變電站中有母線的電氣主接線

有母線的電氣主接線主要由電源、母線和饋線組成，母線能夠在運(yùn)行的時(shí)候匯集所有的電能并及時(shí)把電能分配出去，在電氣主接線里面能夠保證結(jié)構(gòu)清晰的就是母線，同時(shí)母線還會(huì)對(duì)后期的擴(kuò)建起到一定的作用。

（1）單母線接線

單母線接線的主要特點(diǎn)就是接線的時(shí)候會(huì)使用非常少的設(shè)備，同時(shí)在操作和維修上都非常簡單，整體接線的結(jié)構(gòu)也簡單清晰，缺點(diǎn)就是操作的時(shí)候可靠性和靈活性差。如果在運(yùn)行的時(shí)候需要檢修母線和母線隔離開關(guān)，需要斷開和其連接的電源和電力用戶。同時(shí)如果在檢修出線隔離開關(guān)的時(shí)候一定要停止出線回路的運(yùn)行。綜上所述，單母線接線只適用于一些比較小的變壓器運(yùn)行。

（2）單母線分段接線

在單母線分段接線連接時(shí)，如果要想在維修的時(shí)候不出現(xiàn)全部停電的情況，就需要分段斷路器來幫助，分段斷路器能夠提高供電的可靠性和靈活性。

單母線分段接線的時(shí)候使用分段斷路器還能保持不是母線的位置一直進(jìn)行供電，在維修的時(shí)候減少一定的停電范圍。但是在維修的時(shí)候還是有和單母線不分段相同回路停電的缺點(diǎn)。

（3）單母線帶旁路母線接線

單母線帶旁路母線接線的時(shí)候需要在單母線上再加一個(gè)旁路母線和旁路斷路器，這些設(shè)備都能解決維修時(shí)的回路供電問題，加強(qiáng)供電的連續(xù)性。單母線帶旁路母線接線非常適用于110 kV 及以上的高壓配電裝置。但是這種接線方式增加了成本，同時(shí)在操作的時(shí)候還非常繁瑣，需要很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)，如果出現(xiàn)技術(shù)失誤就會(huì)影響整個(gè)操作，所以一般情況下不會(huì)使用這種接線方式。

（4）雙母線接線

雙母線接線的方式的特點(diǎn)就是能夠保證供電的可靠性和靈活性，缺點(diǎn)就是接線的時(shí)候需要很多的設(shè)備，成本也要比其他接線方式大。

（5）一臺(tái)半斷路器接線

一臺(tái)半斷路器接線就是平時(shí)常說的2/3接線。這種接線方式在運(yùn)行的時(shí)候能夠形成多環(huán)狀供電，所以比較適合220 kV及以上的大型變電所。

3.2 中小型變電站中無母線的電氣主接線

無匯流母線的主接線在連接的時(shí)候因?yàn)樯倭艘粋€(gè)環(huán)節(jié)，所以在一定程度上就會(huì)節(jié)約很多的成本，同時(shí)在接線的時(shí)候也能節(jié)省很多配電裝置的占用面積。無母線的電氣主接線主要有2種接線方式。

（1）中小型變電站中無母線的電氣主接線中的發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線。在進(jìn)行接線的時(shí)候發(fā)電機(jī)和變壓器能形成一個(gè)整體，這種操作方法非常的簡單，成本也低，缺點(diǎn)就是停電的時(shí)候會(huì)造成很大范圍的影響，所以這種接線方式只能用于一機(jī)、一線的場所。

（2）中小型變電站中無母線的電氣主接線中的橋使接線。在只有2臺(tái)變壓機(jī)和2條饋線的時(shí)候就可以使用這個(gè)接線方式，橋使接線方式的特點(diǎn)就是成本低。

4 主接線方案選擇

中小型變電站電力系統(tǒng)電壓等級(jí)主要有110 kV、35 kV、10 kV，在電壓不同的時(shí)候設(shè)計(jì)的方案也會(huì)不同。

4.1 110 kV側(cè)電氣主接線方案

110 kV 側(cè)電氣主接線里面有2 個(gè)系統(tǒng)供電、2 個(gè)回進(jìn)線、2個(gè)回出線。圖3所示為110 kV側(cè)電氣主接線能夠使用的接線圖。圖4所示為低成本小容量的方案實(shí)現(xiàn)大電流高電壓輸出原理圖。

圖3 110 kV側(cè)電氣主接線使用的接線圖

圖4 低成本小容量的方案實(shí)現(xiàn)大電流高電壓輸出原理圖

表1 所示為110 kV 側(cè)電氣主接線使用的兩種接線方案對(duì)比。通過分析對(duì)比能夠知道如果以技術(shù)為主，方案1相對(duì)來說比較合理，如果以經(jīng)濟(jì)為主，方案2相對(duì)來說比較合理。因?yàn)樵?10 kV里面有2個(gè)回出線，所以方案2能滿足運(yùn)行要求，所以在110 kV 側(cè)接線方式中使用方案2 即單母線分段接線方式更為合理。

表1 110 kV側(cè)電氣主接線使用的兩種接線方案對(duì)比

4.2 35 kV側(cè)電氣主接線方案

在35 kV側(cè)電氣主接線里面有8 個(gè)回出線，所以在選擇接線方式的時(shí)候可以選擇單母線分段接線和雙母線接線方式。為了保證維修時(shí)候不中斷供電還可以增加旁路母線。但是因?yàn)榕月纺妇€的條件有限，所以還是單母線分段接線和雙母線接線比較合適。圖5 所示為35 kV 側(cè)電氣主接線使用的接線圖。

圖5 35 kV側(cè)電氣主接線使用的接線圖

表2 所示為35 kV 側(cè)電氣主接線使用的兩種接線方案對(duì)比。通過分析兩種方案的對(duì)比能夠知道方案1使用的設(shè)備比較少，方便操作；方案2 可靠性高。因?yàn)?5 kV 側(cè)負(fù)荷比較多，所以需要可靠性高的方案2來進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合理。

表2 35 kV側(cè)電氣主接線使用的兩種接線方案對(duì)比

4.3 10 kV側(cè)電氣主接線方案

當(dāng)變電所有2 臺(tái)主變壓器時(shí)，在電壓為6～10 kV 之間時(shí)可以用分段單母線接線。10 kV 側(cè)出線有12 回，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候還是使用單母線接線方式比較合理。圖6所示為單母線接線圖。因?yàn)?0 kV里面有非常多的饋線，所以選擇接線方式的時(shí)候選擇單母線分段方式比較合理。母線在分段的時(shí)候可以通過斷路器來進(jìn)行幫助，斷路器的出現(xiàn)還能增加供電的可靠性和靈活性，母線要想在維修的時(shí)候還繼續(xù)進(jìn)行供電，就需要分段斷路器自動(dòng)切換的幫助。

5 結(jié)束語

圖6 單母線接線圖

綜上所述，通過分析中小型變電站對(duì)電氣主接線的要求，選擇符合中小型變電站不同等級(jí)下電氣主接線的設(shè)計(jì)方案以及接線時(shí)選擇最佳方案。最佳方案的選擇能夠在增加供電穩(wěn)定性和靈活性的基礎(chǔ)上降低成本。電氣主接線是變電站電氣設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，電氣主接線的使用能夠提高整個(gè)變電站里面的系統(tǒng)靈活可靠性，根據(jù)變電站的實(shí)際情況和未來的發(fā)展，選擇最適合當(dāng)前情況的電氣主接線設(shè)計(jì)方案，才能給變電站的供電運(yùn)行帶來幫助，真正滿足對(duì)供電的質(zhì)量的需求。