【文章內容簡介】 合設計任務書中要求，主變壓器擬采用 SFPSZ10180000/220 型強迫油循環(huán)風冷三相三繞組有載調壓降壓變壓器，其主要參數如下： 容量（ MVA）： 180/180/60； 額定電壓（ kV）： 220177。 8179。 %/121/11； 短路電壓百分值（ %）：高壓 中壓（ U12%） 12～ 14； 高壓 低壓（ U13%） 22～ 24； 中壓 低壓（ U23%） 7～ 9； 接法： YN yn0 d11。 第二節(jié) 主接線方 案的擬定 一 、 概述 主接線是變電所電氣設計的首要部分，它是由發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離開關、互感器和電纜等組成的產生、匯集和分配電能的電路，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結構，電力系統(tǒng)網絡結構的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。 電氣主接線圖一般以單線表示，單線圖是表示三相交流電氣裝置中一相的連接關系。只有局部不對稱時，用三線圖表示。如有中性線時，在圖中用虛線單獨表示。 二、 主接線的基本形 式和要求 主接線的基本形式，就是主要設備常用的連接方式，它以電源和出線為主題。分為有匯流母線和無匯流母線兩種形式。有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 變電所的主接線應根據變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。 可靠性：安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產和分配的首要要求。 （ 1）主接線可靠性的具體要求： ?斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； ?斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數和停運時間， 并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電； ?盡量避免變電所全部停運的可靠性。 （ 2）靈活性：主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。 ?為了調度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下長風小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設計 5 的調度 要求； ?為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網的運行或停止對用戶的供電； ?為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。 （ 3）經濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。 ?節(jié)省一次投資：主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護不過復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資； 要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質量可靠的簡單電器； ?占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。 ?電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數量，避免兩次變壓而增加電能損失。 三 、 主接線的接線方式比較 電氣主接線是根據電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時，為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間 環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數越少，一般只適用于一臺主變壓器。 圖 11 單母接線 單母接線適用于： 110～ 200KV 配電裝置的出線回路數不超過兩回， 35～ 63KV，配電裝置的出線回路數不超過 3回， 6～ 10KV 配電裝置的出線回路數不超過 5 回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。 長風小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設計 6 單母分段 用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需 向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于： 110KV～ 220KV 配電裝置的出線回路數為 3～ 4回， 35～ 63KV 配電裝置的出線回路數為 4～ 8回， 6～ 10KV 配電裝置出線為 6回及以上，則采用單母分段接線。 圖 12 單母分段接線 單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為 35～ 110KV 的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。 圖 13 單母接線帶旁路接線 橋形接線 當只有 2 臺變壓器和 2跳線路時，宜采用橋形接線。根據橋斷路器的位置，可以分為內橋接線和外橋接線。 內橋接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單；適用于線路較長（相對來說線路故障幾率較大）和變壓器不需要經常切換的情況。 外橋接線適用于線路較短和變壓器需要經常切換的情況。 橋形接線使用斷路器少、布置簡單、造價低但可靠性較差 長風小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設計 7 圖 14 內橋接線 圖 15 外橋接線 雙母接線 它具有供電可靠、調 度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于， 110K～ 220KV 輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定， 110KV～ 220KV雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數達 7 回，（ 110KV）或 5 回（ 220KV）時，一般應裝設專用旁路母線。 圖 16 雙母線接線 雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構成方式的自由度大，兩個元 件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數在 11 回及以下時，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調試），不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。 當 110KV 出線為 7 回及以上， 220KV 出線在 4 回以下時，可用母聯(lián)斷 路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。 長風小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設計 8 圖 17 雙母線分段接線 旁路母線設置原則 110KV 及以上高壓配電裝置中，因電壓等級高，輸送功率大，送電距離較遠，停電影響大，檢修時間長，所以不允許因檢修斷路器而長期停電，故需設置旁路母線。當110KV 出線在 6回以上、 220KV 出線在 4回以上時，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。 在一下情況下，可不設置旁路設施。 ①當系統(tǒng)條件允許斷路器停電檢修時（如雙回路供電的負荷） ② 當接線允許斷路器停電檢修時（每條回路有兩臺 斷路器供電，與角形、一臺半斷路器接線等）； ③ 中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器時。 ④ 采用高可靠性的六氟化硫斷路器及全封閉組合電器時。 隨著高壓配電裝置廣泛采用六氟化硫斷路器及國產斷路器、隔離開關的質量逐步提高，同時系統(tǒng)備用容量的增加、電網結構趨于合理與聯(lián)系緊密、保護雙重化的完善以及設備檢修逐步由計劃檢修向狀態(tài)檢修過度，為簡化接線，總的趨勢將逐步取消旁路設施。四 、 本變電所主接線 方案的擬定 本變電站是為地區(qū)人口約 150 萬，有大量工業(yè)和商業(yè)企業(yè)的集中地區(qū)供電的樞紐站。供電對象為包括政府、學校、醫(yī)院、企業(yè)和軍事部門等重要用戶。要求供電可靠高質量。故不能采用單母接線、橋形接線等可靠性較低的接線方式。考慮到我國經濟正在飛速發(fā)展時期，用電負荷與日俱增，變電站在設計時必須考慮到擴建的可能性，故不采用多角形接線方式。 220KV 側，由于進線僅兩回。擬采用雙母接線或四角形接線。 110KV 側，為保證對重要企業(yè)、軍事部門的供電可靠性。采用可靠性較高的雙母接線方式或單母分段接線方式。 10KV 側，由于 供電對象為包括企業(yè)、學校、醫(yī)院的重要一類負荷，對供電質量有很高的要求，而且要保證其可擴建性，綜合考慮，采用單母分段帶旁路的接線方式。 因此，擬定采用如下兩種主接線方案： 220kV 電壓等級 該電壓等級配電網絡連接著變電站的電源端，供電的可靠性十分重要。鑒于該側共有兩回進線并連接兩臺主變壓器高壓側，可以考慮采用供電可靠性較高的雙母線接線或一臺半接線。 110kV 電壓等級 該電壓等級配電網絡承擔著為本站主要負荷供電的任務（ 110kV 負荷最大為本占全長風小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設計 9 容量），共有四回出線，室外布置，應在保證供電可靠性的同時 ，采用簡潔的接線方式，以減少土地占用量，節(jié)約建設投資?？梢钥紤]采用雙母線接線或單母線分段接線，以減小故障停電范圍。 10kV 電壓等級 該電壓等級配電網絡通常采用室內布置，出線回路數較多（七回出線與兩回備用線），為了縮小故障停電的影響范圍，宜采用帶有分段的接線形式。本設計中考慮采用單母線分段接線。 表 11 列出了變電站電氣主接線擬采用的兩種方案。 表 11 長風小區(qū) 220kV 變電站電氣主接線備選方案 項 目 方案 A 方案 B 220kV 電壓等級 雙母線接線 一臺半斷路器接線 110kV 電壓等級 雙母 線接線 單母線分段接線 10kV 電壓等級 單母分段接線 單母線分段接線 主變壓器 三繞組變壓器 自耦變壓器 五、電氣主接線方案比較 從主接線的可靠性、靈活性和經濟性對方案 A 方案 B 做定性比較。 220kV 電壓等級 方案一 優(yōu)點：有兩組母線，可以互為備用，供電可靠性較高；各電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，靈活適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要；擴建方便，向左右任何方向擴建均不會影響兩組母線的電源和負荷自由分配，在施工中不會造成原有回路停電。 缺點：所使用設備數量較多，占地面積 較大，建設成本較高。 方案二 優(yōu)點： 它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設備較多 。 缺點： 但是它使用的設備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大 。 110kV 電壓等級 方案一 優(yōu)點及缺點與 220kV 電壓等級方案 A 相同，故不再贅述。 方案二 優(yōu)點：接線簡單，操作方便，占用土地面積小，建設成本低。 缺點：可靠性較方案 A 差，一組母線發(fā)生故障將導致與該組母線連接的所有負荷回路斷電，將對單回路供電負荷造成很大影響。 10kV 電壓等級 方案一 優(yōu)點：具有雙母線接線的各種優(yōu)點，并且任何時候都有備用母線，可靠性和靈活性較高。 缺點：使用斷路器數量較多，配電裝置投資較大。 方案二 長風小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設計 10 優(yōu)缺點同上 第三節(jié) 電氣主接線方案確定 在對方按 A 與方案 B 從可靠性、靈活性和經濟性各方面進行比較后，確定變電站電氣主接線方案。 一 、 220kV 電壓等級 擬采用雙母線接線，正常運行時兩組母線同時工作，各連接一回路進線和主變壓器；當單回線路容量足夠大時，也可以采取單回路供電方式，另一回路和母線備用。為了限制短路電流，便于選擇價格較低廉的電氣設備，母聯(lián)斷路器應斷開。 二 、 110kV 電壓等級 擬采用雙母線接線，正常運行時兩組母線同時工作；一組母線發(fā)生故障時，可將該母線所帶重要負荷移至另一母線上。為了限制短路電流，便于選擇價格較低廉的電氣設備，母聯(lián)斷路器應斷開 三 、 10kV 電壓等級 擬采用雙母線分段接線。正常運行時分段斷路器斷開，用于限制變電站內部故障及饋線故障時的短路電流，以便選用輕型斷路器。 當在 220kV 及 110kV 電壓等級配電裝置中使用高可靠性的六氟化硫（ SF6）斷路器及全