变电所电气主接线的选择

变电所电气主接线的选择

潘先杰 1 张士宏 2

1中铁电气化局集团上海电气化工程分公司 上海 200000 2芜湖市运达轨道交通建设运营有限公司 安徽 芜湖 241000

摘要：变电所主要用来分配电力给下级用户。变电所主接线图的设计对电力系统的安全、灵活、稳定和经济运行有很大的影响，现在110/10kV的变电所实际使用较多，该类型变电站属于高压网络，涉及方面广，考虑问题多。对设计的用户数据负荷计算，确定补偿装置。同时选择所需的变压器，从而确定变电站的接线方式。本文主要对110/10kV变电所进行分析。

关键词：变电所 110/10kV 主接线图 电力系统 接线方式

1.选择的原则

变电站的第一任务就是主接线图的选择，也是选择电力系统的关键环节。变电站运行的可靠性、经济性和灵活性与主接线图的设计方案息息相关，并对继电保护的选择、控制方式的选择、相关设备的选择，配电房的布置影响较大。所以我们必须严格分析相关数据，从各个方面进行论证，确保各部分之间的逻辑关系，从而选择最经济、最适合所设计变电站的主接线图的方案。

1.1变电站主接线设计的原则和基本要求

1）供电系统的可靠性

电力生产、输送以及分配的最基本的要求就是供电可靠性，我们进行电气主接线图的设计必须要先满足供电可靠性的要求。生产、发送和使用电能都是在同一个时间完成的，所以电力系统中任何一个环节故障因此，若是电力系统中随便一个组成部分出现故障，都会影响到电力系统整体的使用。运行实践是我们对电力系统可靠性的客观标准衡量。现场应根据变电站长期运行的情况对变电所的主接线图进行可靠性评估。在设计时应当遵循我国目前设计规程中的各个规定要求，国标是长期以来，对运行实践的总结，按此要求来，才能对设计的主接线图可靠性有所保障。

2）供电系统的灵活性

供电电气主接线一方面可以在不影响正常电力运行情况下根据实际要求改变现场运行方式，达到电力调度的要求，另一方面，在设备出现故障，或其他情况需要停电检修时，可以及时的退出故障设备，切除故障，并且可以保证影响范围最小，停电时间短而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备、切除故障，并在检修设备时能保证检修人员的安全。

3）供电系统中操作应尽可能简单、方便

供电系统电气主接线应简单尽肯能的简单、方便并且便于操作，尽可能使操作方法步骤简便，便于值班和倒闸操作人员掌握。若接线复杂，不仅操作不方便，另外还往有可能造成倒闸操作人员误操作并引发事故。但是若主接线设计的偏向简单，可能会给运行各项操作造成麻烦，停电时无法根据需要部分停电，扩大了停电范围。

4）电力系统经济性

供电系统的主接线除了在可靠性、灵活性和操作简单外，还应考虑经济方面的因素，减小成本投入，尽量扩大经济效益。

5）考虑后续扩建的情况

目前，经济发展较快，当前情况很有可能过几年后不满足实际要求，需要改造扩建，所以在设计主接线图时，应留有余量，为以后扩建做好准备。

各类型变电所主接线图的设计原则∶

1）各类型变电所在高压侧的主接线方案应优先较少使用断路器或者断路器不使用的接线方案，在能够满足继电保护的情况下，也可考虑在部分线路上采用分支接线，但是电力系统的主干网上严禁使用分支接线。

2）在6-10kV电压等级的配电网中，若出线回路在5回路以内时，一般主接线采用单母线的方式，当出线回路大于等于6回路时，一般主接线采用单母分段接线的方式，若是线路中有较大的短路电流，功率大、出线回路多且需要带电抗器运行时，主接线图可采用双母线的接线方式。

3）在 35-66kV 电压等级的配电网中，若出线回路在3回路以内时，一般主接线图使用单母线的方式，若出线回路在4-8回路之间时，一般使用单母线分段接线的方式，若是变电站所在地区的负荷大，电源回路、出线回路较多时，主接线的方式可以选择双母线接线。

4）在110-220KV电压等级的配电网中，若出线回路在2回路以内时，主接线图一般采用单母线接线的方式，若出线回路在3-4回路之间时，一般可选择单母线分段运行的接线方式，若出线回路大于等于5回路时，或者该电压等级的配电系统在系统中地位重要，比较关键，可选择双母线的接线方式。

5）当使用六氟化硫断路器或其他稳定、检修周期长等断路器或方便更换的手车式断路器时，均可不设置旁路设施。

总结上面所述观点，在设计材料和原始的材料数据的基础上，按照国家标准或者其他行业标准等，进行全面分析。以稳定、灵活、操作简单方便和经济实用为目的，进行接线图的设计。

1.2供电系统主接线的基本形式和特点

主接线选择的基本形式一般分为两大类∶无汇流排和有汇流排的接线形式。在设计的变电站的进线出线比较多时（4回路以上），使用母线作为中间环节来汇总和分配电能。这样可使整个变电所的接线简单明了、运行方便，并且便于安装和扩建。但是，使用母线后会使配电的设备装置增多，占用地方大，增加后期维护成本。如果不使用母线，优点在于变电所的开关等设备较少，占用地方小，维护费用小，缺点在于一般用于进线出线回路少，后期扩建和发展难度大。

有母排的主接线包括两大类：单母线和双母线。其中单母线包括单母线分段运行、单母线无分段运行、单母线分段带旁路母线等。双母线包括双母线分段运行、双母线无分段运行、带旁路的双母线等接线方式。。

无母排的主接线方式主要包括;桥式接线、扩大单元接线、单元接线和多角形接线等。

2.110kV/10kV变电所的各侧主接线方案的选择

第一步先分析原始数据结合现场实际情况以及主接线图的基本要求，还需要在满足国家规范、经济环保等要求的前提下，选择主接线的方案，尽量做好经济环保，方案简单可靠。

变电所第一个需要考虑的就是供电的可靠性，首先确定用电负荷的大小，再根据负荷情况确保所选主接线能满足要求。此外，供电可靠性还应根据以下几个方面考虑∶

1、在变电所断路器需要进行检修时，不影响其他单元的供电;

2、当某个线路故障需要检修时，下级负载能正常供电，能满足重要负荷的要求。能根据需要切断故障部分;

3、变电站在什么情况下会全站停电，尽量避开这种情况;

主接线还应具有足够的灵活性，能随不同运行方式的要求而变化。而且需要操作方便简单。

主接线的经济性和可靠性应结合思考，在能满足现场实际的需求下，尽可能减少花费及占地面积、损耗少、后续的维护和花费最小。

2.1 110kV侧主接线方案

方案一：单母线分段运行

方案二：双母线运行

上述两种方案分析∶

方案一分析∶

1）其中一段母线发生故障时，另一段母线不受影响可正常工作，只需将故障母线停役即可;

2）对于一二类重要负荷用户，可使用双进线，将两路进线分别接在不同母线上，当其中一路进行故障时，另一路进线有电，可保证重要负荷继续带电工作;

3）当任一出线的开关柜需要检修时，该开关对应的回路需要停电；

4）当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；

方案二的分析∶

1）当其中某一母线需要检修时，电源和出线可供电给另一母线，不影响下级用户正常使用;

2）当母线的隔离开关出现故障需要检修时，只需要断开该回路即可;

3）当母线发生故障后，调整相应的运行方式，所有回路能快速恢复供电;

5）便于扩建;

6）设备较多，倒闸操作时容易引起误操作。

7）经济性差

结论∶

方案一一般适用于110kV电压等级中出线较少的设计中;方案二一般适用于110kV出线在大于等于4回路的系统中。

2.1 10kV侧主接线方案

方案一∶单母线运行

方案二∶单母线分段运行

上述两种方案分析∶

方案一的分析∶

1）接线方案简单，操作方便经济性较好花费少，但是供电的灵活性及可靠性一般;

2）当母线或母线隔离开关需要停电时;下级负荷需要全部停电;

3）某一出线开关需要停电时，该回路全部停止工作。

方案二的分析∶

1）当某一母线发生故障时，只需对故障母线停电即可，另一母线可正常工作;

2）对于重要负荷用户，可使用双进线，将两路进线分别接在不同母线上，当其中一路进行故障时，另一路进线有电，可保证重要负荷继续带电工作；

3）某一出线开关需要停电时，该回路全部停止工作;

4）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。

结论∶方案一一般适用于10kV电压等级中出线较少的设计中，方案二一般适用于10KV电压等级出线回路大于等于6回路的变电所中。

3.结语

110/10kV变电所主接线的方案选择，应当考虑供电系统的基本要求即：灵活性、可靠性、操作简单和经济性等。变电站电气主接线的选择能否满足以上要求，就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产生重要影响。如何针对各个变电站的供电能力及其他各个方面特点，积累变电站电气主接线的设计选择经验，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。

参考文献：

[1] 《35-110KV变电所设计规范》中国计划出版社GB50059-2011.

[2] 《发电厂电气主系统（第3版）》，许珉.2016.

[3] 《500MW光伏发电接入系统设计》，李育州.2018.