試析降壓變電站電氣主接線選擇方案

趙勇飛

（欒川龍宇鉬業有限公司，河南 洛陽 471000）

1 需要關注的問題

變電站電氣主接線是變電站設計的核心部分，主接線設計的好壞直接關系到電網系統的安全以及變電站本身的供電可靠性、建設經濟性、運行靈活性和可維護性，同時也關系到變電站電氣設備的選擇、變電站工藝布置、繼電保護和控制方式的確定。因此，系統考慮各方面的關系，全面分析相關影響因素，綜合評價各項經濟技術指標，確定合理主接線方案是十分必要的。方案設計時重點應對以下因素進行綜合評價：

1.1 安全及影響評價

主接線設計中應考慮降壓站內部電氣故障對系統進線的影響，一旦有內部故障，系統主接線應將故障點在降壓站內部切除，避免故障上傳。主接線設計時還應考慮降壓站倒閘操作及內部檢修對電網系統調度的依賴度，減少操作時間、盡可能避免對系統電網的停電申請。

1.2 可靠性評價

重要因為對供電可靠性要求很高，要求系統能夠持續不間斷供電。由于電系統組成元件多，各類元器件一般都有其本身的機械壽命和電氣壽命，系統運行中會有外界不確定的故障因素存在，所以，對于重要一般考慮備線備變等多種備用方案；另一方面，系統正常運行過程中，需要對備用設備進行周期投切，因此，對系統運行的靈活性，減少設備投切停電時間需要在電氣主接線方案選擇時進行重點考慮。

1.3 系統可操作性、維護性評價

系統的操作維護重點應突出安全，主接線的方案選擇應考慮各類倒閘操作步驟盡量少，屏柜布置應考慮足夠的維修安全間隔。

1.4 經濟性評價

在滿足以上要求的前提下，盡可能減少系統建設成本和運行維護成本，做到經濟合理。首先，變電站的建筑工程費、設備購置費、安裝工程費和其他費用應節省，采用不同的接線方式，其投資具有明顯的不同；其次，采用不同的接線方式，配電裝置占地面積會有很大的區別，主接線設計要為配電裝置工藝布置創造條件。

1.5 可適性、可擴展性評價

能適應預期負荷水平變化的需要，滿足系統對后期供電的需求。在擴建時，可以適應從初期接線過渡到最終接線，在不影響連續供電或停電時間最短的情況下，投入變壓器或線路而沒有干擾，并且使一次、兩次部分的改建工作量最少。

2 常見電氣主接線方案

最常用的主接線包括：單母線接線、雙母線接線、3/2斷路器接線、橋形接線等等。其中橋形接線是中、小規模重要變電站較常采取的方案。其主要好處是兩臺主變起到了互為備用的作用。橋形接線又分為內橋分段母線接線和外橋分段母線接線這兩種方案。

2.1 兩種主接線的共同點及差別

這兩種主接線對于重要的供電可靠性和對系統電網的安全性均進行了較好的考慮。兩種方式皆適用于降壓變電站有兩路電壓等級相同的電源進線，方案使用的斷路器數最少，且使用的隔離開關布局相同、數量相等。其中，QS3.QF3在結構上形成一個“過橋”，以起到兩臺主變壓器或二路進線電源互為備用的作用。在采取這兩種方式的電氣主接線時，不管哪一路電源進線失去電壓，利用過“橋”，通過自控裝置的作用，都不會影響該降壓變電所中兩臺主變的任何一臺投運，從而就大大提高了對供電的可靠性。同時，由于“橋”的存在，對于變壓器一用一備的重要，在系統檢修和預防性試驗時可以做到系統供電基本不間斷。其中QSl-QS5隔離開關的布置對室內變電站來講能夠較好地解決屏柜布置和檢修安全間隔問題。但兩種主接線也存在著明顯的不同之處。由于兩種主接線方式斷路器設置位置不同，因隔離開關不允許帶負荷操作，自控系統只能通過控制斷路器實施自動切換控制，所以內橋式側重于進線備用方案，適用于輸電線路長、故障率高且變壓器又不需要經常切換的情況；而外橋式適用于出線較短、且變壓器需經常切換的情況。

2.2 兩種主接線方式存在的主要問題

采用內橋分段母線接線和外橋分段母線接線均存在著固有的限制。其一，在采用內橋式接線時，若檢修主變壓器就要求停運相應的進線電源；而在采用外橋式接線時，若線路故障或檢修，則需停運相應的主變壓器；這樣會增加系統正常檢修的停電操作時間。其二，兩種方式均存在備自投的局限性；在采用內橋式接線時，備自投只能保證備用進線電源自動投切，而無法進行主變壓器備自投投切；在采用外橋式接線時則剛好相反；這樣無法充分發揮備自投在系統不間斷供電中的作用。其三，兩種主接線方式均存在變電站系統正常定期切換操作的操作步驟，延長停電操作時間，增加操作的安全風險。

3 改進后的電氣主接線方案

從上述兩種主接線方案存在的問題分析，綜合兩種主接線各自的優點，從系統安全性、可操作性、可維護性出發，可以對以上二種主接線方式進行組合。

該主接線方案在保留上述兩種主接線優點的情況下，能夠較好地解決上述兩種主接線存在的局限性。該主接線方案除了兩臺隔離開關改為兩臺主變壓器斷路器而增加少量的設備投資外，由于所需高壓柜數量不變，所以系統對土建面積及其它土建投資均沒有增加，同時，該方案具有以下三方面明顯的優勢：一是運行控制更靈活，通過調整自動控制裝置可以進行備線備變的多種自動控制方式；二是由于設置了主變壓器斷路器，一旦主變壓器有故障，則首先是主變壓器斷路器動作，可以避免故障上傳至上級進線斷路器，為地方電網系統多增加一級安全保護；三是明顯減少變電站系統正常定期切換操作的操作步驟，增加操作的安全性。組合型分段母線接線采用備線備變的運行方式，在同樣采用#1進線供電、#1主變壓器工作的運行狀態時，如需要在進線電源不變的情況下，定期切換為#2主變壓器工作。此項操作的操作步驟為：合QF5→合QF7→斷QF6→斷QF4共四個操作步驟。操作步驟減少了八步，無需當地電力部門調度指令，只需要QF4、QF5二步許可操作即可，大幅度縮短的倒閘操作時間、降低倒閘操作的安全風險。

結語

因為投資少，功能可以滿足重要對供電可靠性和降壓站對系統電網的安全性一般要求，內橋式接線與外橋式接線兩種主接線方式目前是國內電能的普遍采用的電氣主接線方式。通過仔細分析，兩種主接線方式適用的范圍不同，內橋式側重于進線備用方案，適用于輸電線路長、故障率高且變壓器又不需要經常切換的情況，而外橋式適用于出線較短、且變壓器需經常切換的情況。但兩種主接線方式均存在其固有的局限性。對上述兩種主接線方案分析，綜合兩種主接線各自的優點，從系統可操作性、可維護性出發，給出的組合后的主接線方式運行控制更靈活，對地方電網系統的保護更可靠，同時大幅度減少定期切換操作的操作步驟，增加操作的安全性。

[1]高晶晶,趙玉林.電網無功補償技術現狀及發展趨勢[J].東北農業大學學報，2004，35(5)：639-644.

[2]錢可，李常青.電力系統微機保護算法綜合性能研究[J].電力智能化設備，2005，25(5)：43-45.

[3]魏民.智能型電力參數測試儀得研究與設計[D].武漢：武漢理工大學，2003.