10kV变电站电气主接线设计与实现

10kV变电站电气主接线设计与实现

邓浩

中铝山西新材料有限公司电解厂供电车间 山西省运城市043300 摘要：在变电站电气设计中，电气主接线是一个十分重要的内容，对整个变电站供电系统的可靠性、稳定性等起着至关重要的作用，因此做好变电站电气主接线设计，是有着重要现实意义的。在变电站电气主接线设计中，需要优先考虑供电的可靠性、电能质量以及经济性等诸多因素，以此为基础，选择合适的变压器、断路器以及其它各种设备，然后再结合变电站长远发展的需求，选择合适的主接线设计方案，在确保适应变电站运行实际的基础上，最大程度的提高供电的稳定性。

关键词：10kV变电站；电气主接线；设计；实现

在电力系统中非常重要的一个组成部分就是变电站，电力系统能否安全运行，很大程度取决于变电站的运行情况，因此，变电站的设计性能是非常重要的。变电站的主要任务是对机组进行启停、对电压进行负荷调整、对设备和相关线路进行自动切换以及对相关设备进行监控。随着我国经济的快速发展，电网改造越来越频繁，电网容量也在不断地扩大，结构逐渐的趋向于复杂化，对电网运行的可靠性要求越来越高。因此，随着计算机通信技术的快速发展，变电站应该实现与计算机信息的完全融合，以及网络通信技术为基础，实现变电站自动化系统管理，从而实现变电站电网的现代化管理，使变电站工作可以安全而有效地运行。

一、变电站的电气主接线介绍

变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接收或者分配电能的电路，它是变电站接收、汇集和分配电能的电路器具，由变压器、开关电器、避雷器、母线和载流导体连接组成。主接线主要的满足要求是：(1)应满足符合对供电可靠性的要求。(2)力求简单，运行操作灵活方便，并能避免运行人员的误操作和确保检修工作的安全。(3)建立在保证安全的基础上进行最经济运行。(4)主接线有升级可能性。它的使用可靠性、操作灵活性和最经济的功效与整个电力系统是相辅相成的，在设计时必须注意电气设备的选择、如何布置配电装置以及继电保护系统方式有着密切联系，因此，主接线设计不仅是单项设备的设计，它是一个综合性的问题，它的实际要求必须与整个电力系统的发展休戚相关，必须重点分析变电站在整个系统的所处的位置、它们的性质区别、用电规模以及电气设备的特点等，这样才能做出符合要求且最经济使用的电气主接线。

二、10kV 变电站电气主接线设计

1、设计依据。在 10kV 变电站电气主接线设计时，是不能无任何根据随意设计的，一般来说，设计的依据主要包括：淤变电站的重要性、承担的功能等；于变电站的规模大小、分期建设情况等；盂变电站的负荷情况。一般来说，在电气主接线设计中，需要对一、二级负荷设计两个相互独立的电源，作为主用和备用，且备用电源能够满足一、二级负荷正常运行的需求；三级负荷则只需要设计一个电源，这是由于一、二级负荷是相对较小的，在主用电源失效后可以换为备用电源继续供电，三级负荷较大，相对较为危险，在出现失效情况时，需要立刻对检查电源的安全性，以免形成重大安全事故。

2、设计内容。在10kV 变电站电气主接线设计中，其设计的内容主要包括以下方面，分别是：一是主接线方式的选择。对于 10kV 变电站而言，电气主接线设计需要考虑的因素包括变电站实际情况、容量等，禁止采取统一的模式，常用的主接线方法有双母接线、单母分段接线两种，各有其优劣。从可靠性方面来看，双母接线采用的两组母线之间可以相互为补充，通过操作隔离开关来将发生故障的母线断开，换用另一母线，实现迅速恢复供电；从灵活性方面看，双母线可以将电源、回路负荷分配到任意母线，但单母分段接线更适合各种不同运行方式，灵活性更好；从经济性方面来看，单母分段接线在设备、投入方面都少于双母线，经济性更佳。二是变压器的选择。对于 10kV 变电站，在变压器选择中，需要先确定相数，通常为两相；然后是绕组数和接线类别，多选择双绕组、YN 型绕组接线；最后是冷却、调压方式，需要根据实际情况来选择；对于一些特殊情况，变电站变压器数量应最少设置 2 台，来为变电站安全、稳定提供保障。具体情况包括：淤变电站供电中一级负荷数量较多或者为保证二级负荷安全；于负荷会随季节变化出现较大幅度变化的地区；盂电源系统不接地、动力电与照明变压器共用以及电气装置外露等情况。三是断路器的选择。断路器是变电站安全的一个重要保障设备，在设计时，应当考虑的内容有：淤在合闸时，断路器要保证负荷电流、短路电流能够长期通过，且热稳定性、动稳定性等性能要良好，所以，必须确保断路器质量优良；于在出现跳闸情况时，断路器应具备良好绝缘性能，起到应有的阻断功能，保护变电站安全；盂断路器应当具有良好断路能力，且分闸时间要适宜；榆断路器本身结构应尽量简单、使用寿命要尽量延长，体积应尽量小，以便于安装与维护。四是其它电气设备的选择。在 10kV 变电站电气主接线设计中，除了要选择上述设备外，还有其他一些电气设备，需要考虑的因素有：淤其它设备要满足变电站正常运行的基本需求，有长远发展的空间，其维护成本要尽量低；于其它设备要适用于变电站所处的实际环境，减少环境因素对变电站运行产生的不良影响；盂其它电气设备应尽量选择高技术含量的，确保设备的可靠，更好地满足变电站需求。

三、10kV 变电站电气主接线实现

以某 10kV 变电站为例，其母线侧馈线数量多条，为确保变电站供电的可靠，在电气主线设计中，其实现方案有：

1、双母线接线设计方案。该变电站电气主线双母线接线设计方案如图 1，对于某一供电线路，用两条母线、隔离开关与变电站相接，在供电时，合上一条母线的隔离开关，完成整个线路的供电；当这一母线出现故障或需要检修时，启用另一条母线来继续供电，其优点体现为供电更为可靠、检修较为方便、可以灵活调度且适合扩建等。但是，该种接线方案也存在一定不足，主要有需要较多的设备，比如隔离开关，隔离器作为操作开关容易出现误动作情况，自动化难以实现，其运行经济性相对较差。特别是在出现母线系统故障情况时，需要在短时间内将大量的电源、线路切除，是无法满足大部分负荷要求的。

2、单母线分段接线设计方案。对于 10kV 变电站承担的两个或多个重要负载，采取双回路供电的方式，将重要负载分别接在 10kV 母线的不同段上，可以避免彼此的相互干扰，即使某一荷载的母线出现故障或者需要检修，也只会对此负载产生影响，其它母线段依然可以继续供电，确保变电站供电的可靠。在此种接线方案中，母线分段是通过利用断路器来实现的，从不同母线段引出双回路供电来一一对应重要负荷，在出现故障时，利用断路器来切除故障路段，其它正常的母线段供电不会出现中断，对重要负荷的安全、稳定有着重要作用。

从图中可知，对于单母线分段接线方案来说，当有某段母线出现短路故障时，分段断路器、故障段电源回路断路器会自动断开，将故障段从整个供电系统中切除，非故障段母线运行不会受到影响，从而有效缩小故障范围，对于控制短路电流的负面影响有着重要作用。比较上述接线方案，对于变电站承担的重要负荷，其主母线接线在保证足够可靠、灵活的基础上，单母线分段接线在经济性上是优于双母线接线方案的，所以，适用于本变电站。

变电站的电气主接线是变电站设计的首要任务．也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性起着决定性作用，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此。主接线的设计必须正确处理好各方面的关系．全面分析论证．通过技术经济比较．确定变电站主接线的最佳方案。

参考文献：

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