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摘要：本文主要对变电站电气主接线设计问题进行阐述,对主接线概念及需要考虑的问题做出探讨，并结合工程实例分析了电气主接线的设计。
关键词：电气主接线；设计；探讨
Abstract: This paper elaborates on the electrical substation main wiring design, makes the discussion to the main wiring concepts and issues to be considered, and combined with the engineering example analysis of the design of the main electrical wiring.
Key words: electrical main wiring； design; discussion;
中图分类号：TM621
0前言
随着经济的快速发展和人民生活水平的进一步提高,对火力发电厂变电站的供电能力提出了更高的要求，而变电站供电的可靠性,是考察其供电能力的重要指标。影响变电站供电可靠性的因素有多种,其中变电站电气主接线的设计尤为重要。
1、电气主接线设计
变电站电气主接线是变电站电气设计过程的首要部分,也是电力系统的重要环节之一。变电站电气主接线连接着各种高压电器,负责接受和分配高压设备的电能,反映各种设备的相互作用、连接方式和各回路间的相互关系,是变电站电气部分重要组成。其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性的作用,同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。
2、电气主接线设计原则
2.1 应满足可靠性要求
运行可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一次部分和二次部分在运行中可靠性的综合。主接线设计不仅要考虑一次设备的故障率及其对供电的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障率及其对供电的影响。
2.2 应满足灵活性要求
为了满足调度需求，主接线应能保证灵活操作、投入或切除某些机组、变压器或线路，达到系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求，为了满足安全检修需求，主接线应能保证可方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电厂的运行或停止对系统的供电。
2.3 应满足经济性要求
主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资；使控制保护不过于复杂，以利于运行并节约二次设备投资；主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。
2.4 应满足扩建的要求
主接线应能较容易地从初期接线过渡到最终接线，使其在扩建过渡时，一次和二次设备装置等所需改造量最小。
3、电气主接线设计需考虑的问题
3.1 需要考虑变电站在电力系统中的位置。变电站在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。
3.2 要考虑近期和远期的发展规模。变电站电气主接线的设计，根据负荷的大小、分布、增长速度,根据地区网络情况和潮流分布,来确定电气主接线的形式以及连接电源数和出线回数。
3.3 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响。对一级负荷,必须有两个独立电源供电,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,一般要有两个电源供电,且当一个电源失去后,应保证大部分二级负荷供电；三级负荷一般只需要一个电源供电。
3.4 考虑主變台数对电气主接线的影响。变电站主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响,传输容量不同,对主接线的可靠性、灵活性的要求也不同。
3.5 考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响,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有所不同。
4、电气主接线的设计步骤
4.1 分析原始资料
1）工程情况。变电站类型,设计规划容量、主变台数及容量等。
2）电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划,变电站在电力系统中的位置和作用,本期工程与电力系统连接方式、各级电压中性点接地方式等。
3）负荷情况。负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。
4）环境条件。当地的气温、湿度、风向、水文、地质、海拔高度等因素,对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性,必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等进行分析比较,保证设计的先进性、经济性和可行性。
4.2 拟定主接线方案。根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上,可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同,会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求,结合最新技术,确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。
4.3 短路电流的计算。对拟定的主接线,为了选择合理的电器,需进行短路电流计算。
4.4 主要电器选择。包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。
4.5 绘制电气主接线图。将最终确定的主接线,按工程要求,绘制工程图。
5、工程实例
某变电站设有两台主变压器,站内主接线分为220kV、110kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用双母接线、双母接线和单母线分段接线。
5.1本变电站电气主接线设计
(1)220kV电压侧接线
采用双母线或单母线接线的110kV-220kV配电装置,当断路器为少油型时,除断路器有条件停电检修外,应设置盘路母线。当110kV出线回路数为6回及以上,220kV出线回路数为4回及以上时,可设置专用旁路断路器。本变电站220kV线路有8回,可选择双母线带旁路母线接线或双母线接线两种方案。
(2)110kV电压侧接线
《DLT5218-2005 220kV-500kV变电所设计技术规程》规定:220kV变电所中的110kV、66kV配电装置(或35kV配电装置),当出现回路数载6回以下时(或为4-7回时)宜采用单母线或单母线分段接线,6回及以上时(或8回及以上时),宜采用双母线接线。本变电所110kV线路有8回,采用双母线接线方案。
(3)本变电所10KV线路有12回,可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案。
5.2 方案比较
方案一用于出线较多,输送和穿越功率较大,供电可靠性和灵活性要求较高的场合,设备多,投资和占地面积大,配电装置复杂,易误操作。方案二简单清晰,调度灵活,不会造成全站停电,能保证对重要用户的供电,设备少,投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功,断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决,而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜,可不设置旁路设施。
图1 变电站电气主接线简图
6、总结
电气主接线是电力系统的重要组成部分。变电站电气主接线的设计过程,应充分考虑其供电可靠性、运行检修的灵活性、适应性、可扩展性和经济合理性等。还应考虑影响主接线的关键因素，如何针对各个变电站的供电能力及其他方面特点,积累变电站电气主接线的设计经验,将有利于提高变电站的整体供电能力,并有效保证其可靠性。
参考资料：
[1]许轶珊.变电站电气主接线综合评价系统的研究[D].郑州:郑州大学硕士论文,2004,03.
关键词：电气主接线；设计；探讨
Abstract: This paper elaborates on the electrical substation main wiring design, makes the discussion to the main wiring concepts and issues to be considered, and combined with the engineering example analysis of the design of the main electrical wiring.
Key words: electrical main wiring； design; discussion;
中图分类号：TM621
0前言
随着经济的快速发展和人民生活水平的进一步提高,对火力发电厂变电站的供电能力提出了更高的要求，而变电站供电的可靠性,是考察其供电能力的重要指标。影响变电站供电可靠性的因素有多种,其中变电站电气主接线的设计尤为重要。
1、电气主接线设计
变电站电气主接线是变电站电气设计过程的首要部分,也是电力系统的重要环节之一。变电站电气主接线连接着各种高压电器,负责接受和分配高压设备的电能,反映各种设备的相互作用、连接方式和各回路间的相互关系,是变电站电气部分重要组成。其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性的作用,同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。
2、电气主接线设计原则
2.1 应满足可靠性要求
运行可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一次部分和二次部分在运行中可靠性的综合。主接线设计不仅要考虑一次设备的故障率及其对供电的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障率及其对供电的影响。
2.2 应满足灵活性要求
为了满足调度需求，主接线应能保证灵活操作、投入或切除某些机组、变压器或线路，达到系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求，为了满足安全检修需求，主接线应能保证可方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电厂的运行或停止对系统的供电。
2.3 应满足经济性要求
主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资；使控制保护不过于复杂，以利于运行并节约二次设备投资；主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。
2.4 应满足扩建的要求
主接线应能较容易地从初期接线过渡到最终接线，使其在扩建过渡时，一次和二次设备装置等所需改造量最小。
3、电气主接线设计需考虑的问题
3.1 需要考虑变电站在电力系统中的位置。变电站在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。
3.2 要考虑近期和远期的发展规模。变电站电气主接线的设计，根据负荷的大小、分布、增长速度,根据地区网络情况和潮流分布,来确定电气主接线的形式以及连接电源数和出线回数。
3.3 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响。对一级负荷,必须有两个独立电源供电,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,一般要有两个电源供电,且当一个电源失去后,应保证大部分二级负荷供电；三级负荷一般只需要一个电源供电。
3.4 考虑主變台数对电气主接线的影响。变电站主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响,传输容量不同,对主接线的可靠性、灵活性的要求也不同。
3.5 考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响,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有所不同。
4、电气主接线的设计步骤
4.1 分析原始资料
1）工程情况。变电站类型,设计规划容量、主变台数及容量等。
2）电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划,变电站在电力系统中的位置和作用,本期工程与电力系统连接方式、各级电压中性点接地方式等。
3）负荷情况。负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。
4）环境条件。当地的气温、湿度、风向、水文、地质、海拔高度等因素,对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性,必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等进行分析比较,保证设计的先进性、经济性和可行性。
4.2 拟定主接线方案。根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上,可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同,会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求,结合最新技术,确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。
4.3 短路电流的计算。对拟定的主接线,为了选择合理的电器,需进行短路电流计算。
4.4 主要电器选择。包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。
4.5 绘制电气主接线图。将最终确定的主接线,按工程要求,绘制工程图。
5、工程实例
某变电站设有两台主变压器,站内主接线分为220kV、110kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用双母接线、双母接线和单母线分段接线。
5.1本变电站电气主接线设计
(1)220kV电压侧接线
采用双母线或单母线接线的110kV-220kV配电装置,当断路器为少油型时,除断路器有条件停电检修外,应设置盘路母线。当110kV出线回路数为6回及以上,220kV出线回路数为4回及以上时,可设置专用旁路断路器。本变电站220kV线路有8回,可选择双母线带旁路母线接线或双母线接线两种方案。
(2)110kV电压侧接线
《DLT5218-2005 220kV-500kV变电所设计技术规程》规定:220kV变电所中的110kV、66kV配电装置(或35kV配电装置),当出现回路数载6回以下时(或为4-7回时)宜采用单母线或单母线分段接线,6回及以上时(或8回及以上时),宜采用双母线接线。本变电所110kV线路有8回,采用双母线接线方案。
(3)本变电所10KV线路有12回,可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案。
5.2 方案比较
方案一用于出线较多,输送和穿越功率较大,供电可靠性和灵活性要求较高的场合,设备多,投资和占地面积大,配电装置复杂,易误操作。方案二简单清晰,调度灵活,不会造成全站停电,能保证对重要用户的供电,设备少,投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功,断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决,而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜,可不设置旁路设施。
图1 变电站电气主接线简图
6、总结
电气主接线是电力系统的重要组成部分。变电站电气主接线的设计过程,应充分考虑其供电可靠性、运行检修的灵活性、适应性、可扩展性和经济合理性等。还应考虑影响主接线的关键因素，如何针对各个变电站的供电能力及其他方面特点,积累变电站电气主接线的设计经验,将有利于提高变电站的整体供电能力,并有效保证其可靠性。
参考资料：
[1]许轶珊.变电站电气主接线综合评价系统的研究[D].郑州:郑州大学硕士论文,2004,03.