主接线选择.doc

2变电各电压等级站电气主接线选择
2.1概述
变电站电气主接线是多种主要电气设备（如变压器、隔离开关、断路器、互感器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是变换和分配电能的电路，称为变电站一次接线。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电站的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电站本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。
2.2主接线的设计原则及基本要求
2.2.1主接线的设计原则
根据《220---500KV变电站设计技术规程》（DL／T 5218-2005）规定，变电站电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，满足运行可靠性，简单灵活，操作方便，节约投资等要求。
变电站在电力系统中的地位和作用
变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素，变电站是枢纽变电所、地区变电所、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于他们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的技术要求也不同。
1）考虑近期和远期的发展规模
变电站主接线设计应根据5-10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。
2）考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响
对一级负荷必须布两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电，三级负荷一般只需一个电源供电。
3）考虑主变台数对主接线的影响
变电站主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，基于传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高，而容量小的变电所，其传输容量小，对住接线的可靠性、灵活性要求低。
4）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增，设备检修，故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如：当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时，允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
2.2.2主接线设计的基本要求
1.可靠性
1) 研究主接线可靠性应注意的问题：
a、 应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析；
b、 主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合；
c、 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化接线。
2) 可靠性的具体要求：
a、 断路器检修时，不影响对系统的供电；
b、 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；
c、 尽量避免全部停运的可能性。
2. 灵活性
主接线的灵活性有以下几方面的要求：
1）调度要求，可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。
2）检修要求，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。
3.经济性:
1）投资省
a.主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备。
b.要能使断电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。
c.要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。
d.如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。
2）占地面积小
主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。
3）电能损失小
经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。
2.3电气主接线的选择
2.3.1主接线的预定方案
变电站电压等级为500/220/35kV。 500kV部分8回出线；220kV部分14回出线；35kV部分1组电容器和一组电抗器。
根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，初步拟定两种主接线方案。
2.3.2 对500kV侧接线方式的论证
我国330～500kV超高压配电装置采用的接线有：双母线三分段（或四分段）接线、一台半断路器接线、变压器—母线接线和3～5角形接线。
本设计500kV侧拟采用双母线四分段（如图1-2所示）和一台半断路器接线
两种接线的比较如下：
1.双母线接线：
双母线三分段（或四分段）接线
330～500kV超高压配电装置接线的可靠性要求比较高，为限制故障范围，当进出线为6回及以上时，一般采用双母线三分段（或四分段）的接线。
(1)故障停电范围
当一段母线故障或连接在母线的进出线断路器故障时，停电范围不超过整个母线的三分之一或四分之一；当一段母线故障并且分段或母联断路器拒动时，停电范围不超过整个母线的三分之二或二分之一。
采用双母线三或四分段接线时，要注意解决分段后母线保护的复杂性问题。
(2)分段原则
330～500kV双母线线接线按下列原则分段；
为保证供电可靠，每段母线接2～3个回路。
1)当最终进出线回路数为6～7回时，宜采用双母线三分段接线，并装设两台母联路断路器；当回路数为8回及以上时，宜采用双母线四分段接线。

图1 500kV双母线四分段接线
2.一台半断路器接线
一台半断路器接线是一种设有多回路集结点、一个回路由两台断路器供电的双重连接的多环形接线，是现代国内外大型电厂和变电所超高压配电装置广泛应用的一种接线。
(1)一台半断路器接线的特点
1) 有高度可靠性。每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电。在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回。
2)运行调度灵活性。正常时两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形 供电，运行调度灵活。
3)操作检修方便。隔离开关仅供检修使用，避免了将隔离开关作操作用时的倒闸操作。检修断路器时，不需要带旁路的倒闸操作。检修母线时，不需切换回路。

图2 一台半断路器接线
3. 主接线方案的比较
为了确定出技术上合理，经济上可行的最终方案，现将双母线四分段接线与一台半断路器接线的优缺点进整理，并逐项比较，如表3-4所示。
表1 双母线四分段接线与一台半断路器接线技术经济比较

双母线四分段接线
一台半断路器接线
可靠性
(1) 任何断路器检修，影响用户的供电；
(2) 任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动时，切除两回以上的线路；
(3) 任一母线故障，1/4电源和负荷停电，分段或母联断路器故障，有1/2电源和负荷停电
(1) 任何断路器检修，不影响用户的供电；
(2) 任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动时，不切除两回以上的的线路；
(3)任一段母线故障，不影响进出线的供电
灵活性
(1) 不形成多环供电，一个回路由一台断路器供电，调度较不方便；
(2) 隔离开关作为操作电器，需要进行倒换操作，易造成误操作；
(3) 在没有旁路设施时，检修断路器，要向调度部门报告；
(4) 成对双回线路可能要交叉；
(5) 扩建较方便
(1) 形成多环状供电，一个回路由两台断路器供电，调度灵活，但增加了断路器维护工作量；
(2) 隔离开关只作为检修电器，不需要进行倒换操作；
(3) 检修断路器时，可任意停下检修；
(4) 成对双回线路可按地理位置布置在不同串上，减少交叉；
(5) 扩建同样方便
经济性
(1) 进出线共8回及以上时，双母线四分段接线较便宜（进出线8回时，共需16台断路器）；
(2) 占地面积较大
(1) 进出线共8回及以上时，一台半断路器接线较贵（进出线8回时，共需18台断路器）；
(2) 占地面积较小

由于500kV侧有8回出线，采用双母线四分段时要用到的断路器台数为16台；采用一台半断路器时要用到的断路器台数为 18 台；断路器台数相差2台，而一台半断路器接线的可靠性远远大于双母线四分段接线，综上所述，500kV侧采用一台半断路器接线方式。
2.3.3 对220kV侧接线方式的选择
220KV侧拟采用双母线分段接线。
1.双母线分段接线优点：
双母线分段接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，普遍适用于6—220KV电压等级的配电装置中，此接线有以下几个优点：
（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。
（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。
（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。
（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。
（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。
（6）便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。
2. 双母线分段接线也有自己的缺点：
（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。
（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。
（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。
（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。
（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。

结合本电站的情况，以及变电站通行运行规程，拟定以下两种主接线方案。如图3和图4所示。

图3 双母线单分段接线

图4单母线分段带旁母线接线
对图3.3及图3.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表2。

表2 220KV主接线方案比较表
方案
项目
方案I 双母线单分段接线
方案II 单母分段带旁母接线
可
靠
性
相对于母线不分段而言，当其中一条母线故障，仅仅跳开该母线上的开关，可以将停电范围压缩在最小范围内；；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高
用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠性相对Ⅰ要差一些
灵
活
性
当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电
当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电
经
济
性
倒闸操作较简可靠，接线简单，增加了设备,投资较方案Ⅱ高
接线简单,运行设备少，投资少，年运行费用少
由以上比较结果知，这两种方案都有较好的可靠性和灵活性。由于本变电站在整个系统中占有较重要的地位，要求保证某些重要的用户不可中断供电，故要求系统有更好的供电可靠性，综合考虑，220KV侧宜采用方案Ⅰ。
2.3.4 对35kV千伏侧接线方式的论证
当 330～500kV 变电站低压侧无功补偿设备为并联电容器、电抗器时，可采用单母线，各变压器低压侧母线之间不作连接。
本设计中低压侧35kV采用单母线接线方式，接线简单清晰、设备少，布置简单，经济，便于扩建和采用成套配电装置。
综上所述：该变电所500kV侧采用一台半断路器接线方式；
220kV侧采用双母线分段接线方式
35 kV侧采用单母线接线方式