110kV变电站电气主接线选择

110kV变电站电气主接线选择变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。其形式与电力系统整体及变电所的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。所以,主接线设计是一个综合性问题,应根据电力系统发展要求,着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特点等,做出符合实际需要的经济合理的电气主接线。下面就地方电网中小型110kV变电站电气主接线的选择作一探讨。

一变电所主接线基本要求

1．1 保证必要的供电可靠性和电能质量。

保证供电可靠性和电能质量是对主接线设计的最基本要求，当系统发生故障时,要求停电范围小,恢复供电快，电压、频率和供电连续可靠是表征电能质量的基本指标,主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。

1. 2 具有一定的灵活性和方便性。

主接线应能适应各种运行状态,灵活地进行运行方式切换，能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化，在改变运行方式时操作方便,便于变电所的扩建。

1. 3 具有经济性。

在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,应尽量节省建设投资和运行费用,减少用地面积。

1. 4 简化主接线。

配网自动化、变电所无人化是现代电网发展的必然趋势,简化主接线为这一技术的全面实施创造了更为有利的条件。

1. 5 设计标准化。

同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化,有利于系统运行和设备检修。

1. 6 具有发展和扩建的可能性。

变电站电气主接线应根据发展的需要具有一定的扩展性。

二变电所主接线基本形式的变化

随着电力系统的发展，调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用,变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有:单母线、单母线带旁路母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、一个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看,主接线的发展过程是由简单到复杂,再由复杂到简单的过程。在上世纪70年代,由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件的制约, 为了提高系统供电可靠性,产生了从简单到复杂的主接线演变过程。在当今的技术环境中, 随着新技术、高质量电气产品广泛应用,在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全,变电所主接线日趋简化。因此,变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。

三地方电网110kV变电站的主接线选择

在电力系统和变电所设计中,根据变电所在系统中的地位和作用,可把地方电网中110kV变电所分为终端变电所和中间变电所两大类。下面就这两类变电所高压侧电气主接线模式作一分

析。

3. 1 110kV终端变电所主接线模式分析

终端变电所又称受端变电所,这类变电所接近负荷中心,电能通过它分配给用户或下级配电所。在确保供电可靠性的前提下,变电所主接线设计应有利于规范化、简单化、自动化及无人化,尽可能减少占地面积。变电所主接线方式应根据负荷性质、变压器负载率、电气设备特点及上级电网强弱等因素确定。一般终端变电所高压侧主接线形式选用线路—变压器组接线和内桥接线。

3. 1. 1线路—变压器组接线

线路—变压器组接线是最简单主接线方式(见图1)。高压配电装置只配置2个设备单元,接线简单清晰,占地面积小,送电线路故障时由送电端变电所出线断路器跳闸。在正常运行方式下, L1、L2线路各带一台主变,系统接线简单,运行可靠、经济,有利于变电所实现自动化、无人化。如主变容量满足低负载率标准(2台主变负载率取0.5～0.65),系统发生故障时,恢复供电操作十分方便。当1台主变或一条线路故障退出运行,只需在变电所低压侧作转移负荷操作,就能确保100%负荷正常用电,对相邻变电所无影响。如主变容量按高负载率配置(2台主变负载率高于0.65),主变或线路发生故障时,需要通过相邻变电所联络线来转移部份负荷,实现相互支援。因此,对于地方电网中110kV终端变电所,如主变容量满足N-1要求,即主变容量满足低负载率标准,首先应推荐采用线路—变压器组接线方式。

3. 1. 2 内桥接线

内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式(见图2)。其高压侧断路器数量较少,线路故障操作简单、方便,系统接线清晰。在正常运行方式下,桥断路器打开,类似于线路—变压器组接线,L1、L2线路各带1台主变。因内桥接线线路侧装有断路器,线路的投入和切除十分方便。当送电线路发生故障时,只需断开故障线路的断路器,不影响其它回路正常运行。但变压器故障时,则与其连接的两台断路器都要断开,从而影响了一回未故障线路的正常运行。随着主变制造工艺和质量的迅速提高,现在各厂家生产的主变大都为免维护式。因主变压器运行可靠性较高,其故障率一般小于1.5次/百台?年,而且主变也不需要经常切换,而送电线路故障率高达0.36次/百km?年。因此,对于地方电网中110kV终端变电所,如主变容量不能满足N-1 要求,采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性。

3. 2 110kV中间变电所主接线模式分析。

中间变电所具有交换系统功率和降压分配功率的双重功能,它是中心变电所和终端变电所之间的中间环节。这类变电所在地方电网110kV系统中较为普遍,一般高压侧进出线回路数较多,变电所在系统中的地位较为重要。因此,中间变电所主接线方式既不能像终端变电所那样简单,也不必像中心变电所那样复杂,应根据变电所在系统中的地位和作用来确定。一般中间变电所高压侧主接线形式可考虑单母线、单母线分段、单母线分段带旁路3种方式。

3. 2. 1 单母线接线

单母线是母线制中最原始、最简单的主接线方式(见图3),特点是整个配电装置只有一组母线,所有进出线都接在同一母线上。其优点是接线简单、清晰,采用设备少,操作方便,便于扩建。其缺点是运行不够灵活、可靠, 当母线或母线隔离开关发生故障或检修时都要使整个配电装置停电。因此,单母线接线方式只适用于2回进出线回路、供电可靠性要求不十分高的中间农村变电所。

3. 2. 2 单母线分段接线

当进出线回路数增加为3至4回时,单母线供电不可靠,需要用断路器将母线分段,成为单母线分段(见图4)。单母线分段接线具有接线简单、操作方便、运行经济等优点,不仅利于分段检修母线,还可减小母线故障的影响范围,对主要用户可以从不同分段母线上引接,在一定程度上克服了单母线的缺点,提高了系统供电可靠性,是目前中间变电所最常用的主接线方式。在正常运行方式下,分段断路器合上,相当于单母线运行方式,系统接线简单、清晰,有利于继电保护配置。当一段母线故障时,其分段断路器在继电保护作用下,自动将故障点切除, 而保证了另一段母线的正常运行,确保重要用户的正常用电。因此,在地方电网110kV中间变电所中,如电气设备采用GIS组合电器、SF6断路器等供电可靠性较高的开关设备时,一般优先选用单母线分段主接线方式。

3. 2. 3 单母线分段带旁路接线

单母线分段带旁路接线,是在单母线分段基础上增加旁路母线和旁路闸刀,主要作用是减少在母线故障或断路器检修时的停电范围,提高系统供电可靠性，在正常运行方式下,旁路母线不带电,类似于单母线分段运行方式。当需要检修断路器时,可合上旁路断路器和相应的旁路闸刀,断开需要检修的断路器和二侧闸刀即可,其操作方式简单,也不影响相应电气设备的正常运行。为了节省投资,减少断路器及配电装置间隔,一般不设专用母联断路器,以旁路断路器兼母联断路器(如图5)。在地方电网110kV中间变电所中,如高压侧进出线回路数较多或高压设备配置少油开关设备,一般采用单母线分段带旁路接线方式较为合理。由于工程建设的多样性、复杂性,各变电站的建设根据其功能和所处的环境作用的不同,其主接线型式是多种多样的,不仅限于以上几个方案,如还有一个半断路器接线、角型接线等。我们要具体问题具体分析,综合比较,选择具有自己特色的110kv变电站电气主接线。