10kV變電站電氣主接線方案選擇

張烈金 葛樹(shù)國(guó)

（廣東順德電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 順德 528300）

1 主接線方式初步選擇方法

典型110kV變電站主變壓器的遠(yuǎn)景規(guī)模與本期規(guī)模分別為3×63MVA、2×63MVA，主要由3臺(tái)主變壓器及3條進(jìn)線組成，遠(yuǎn)景規(guī)劃與進(jìn)線本期分別為3回、2回，變電站接入口為220kV，共有3座。南方電網(wǎng)主要采用線路加內(nèi)橋接線的方式進(jìn)線變壓器組，是110kV變電站的一種設(shè)計(jì)方法，接線形式為遠(yuǎn)期加本期建設(shè)方式。以下進(jìn)一步對(duì)內(nèi)橋、線路－變壓器組、T型等接線方式進(jìn)行分析，以此介紹選擇典型110kV變電站接線方法。

（1）內(nèi)橋接線：采用該接線方式時(shí)，會(huì)將斷路器設(shè)置在線路側(cè)，若送電線路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可斷開(kāi)送電線路斷路器，解決故障問(wèn)題，不會(huì)對(duì)其他線路運(yùn)行造成影響，線路切除與安裝操作較簡(jiǎn)便。110kV變電站主要采用內(nèi)橋接線方式，該方式可分為普通內(nèi)橋接線與擴(kuò)大內(nèi)橋接線兩種。在普通內(nèi)橋接線運(yùn)行中，主變壓器及進(jìn)線數(shù)量都為2，由于該接線方式斷路器較少，布線簡(jiǎn)潔，解決線路故障時(shí)操作簡(jiǎn)單、方便快捷，已成為終端變電站主要采用內(nèi)橋接線方式。變電站處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，打開(kāi)斷路器，可見(jiàn)每條進(jìn)線配備一臺(tái)主變壓器。擴(kuò)大內(nèi)橋接線運(yùn)行方式為主變壓器3臺(tái)、進(jìn)線3條，二次回路與布線都較為復(fù)雜。

（2）線路一變壓器組所采用的是110kV變電站例最簡(jiǎn)單的接線方法，設(shè)備單元為3個(gè)，所占面積較小，且接線操作簡(jiǎn)便，布線清晰，當(dāng)送電線路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)斷開(kāi)斷路器解決。當(dāng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，裝置為主變壓器1臺(tái)以及進(jìn)線1條，接線十分簡(jiǎn)單，且具有運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于變電站智能化、自動(dòng)化操作具有一定促進(jìn)作用。

表1 典型10kV變電站兩種主要接線方案

（3）T型接線在運(yùn)行過(guò)程中具有較高的可靠性，運(yùn)行方式為主變壓器3臺(tái)、進(jìn)線3條，但必須在兩側(cè)配置電源，每個(gè)電源需配置3條出線。

表2 兩種接線方案的主要配置對(duì)比

以上為典型110kV變電站主要接線方式，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃的具體情況，結(jié)合技術(shù)指導(dǎo)，在該變電站以2臺(tái)主變壓器作為本期規(guī)模的情況下，根據(jù)運(yùn)行負(fù)載率大小選擇合適的接線方式，當(dāng)負(fù)載率處于0.5～0.65范圍時(shí)，可考慮采用普通內(nèi)橋接線作為變電站接線方式。若變電站以3臺(tái)主變壓器及3條進(jìn)線作為遠(yuǎn)景規(guī)模時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行情況下，應(yīng)對(duì)負(fù)荷率進(jìn)線嚴(yán)格控制，使其處于0.67～0.87范圍內(nèi)，在這種情況下，接線方式可考慮線路一變壓器組接線。典型110kV變電站主要接線方案，如表1所示。

表3 兩種接線方案運(yùn)行可靠性

2 兩種接線方案的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

通過(guò)分析，對(duì)比兩種接線方案的經(jīng)濟(jì)性。兩種接線方案主要配置對(duì)比，見(jiàn)表2。

用C表示兩種接線方案的設(shè)備投資，a表示附加費(fèi)系數(shù)，10表示10kV，110表示110kV，經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法：C=（a/100＋1）C0。根據(jù)表1中的兩種接線方式案所需配置，結(jié)合市場(chǎng)上的配置價(jià)格，采用經(jīng)濟(jì)計(jì)算公式計(jì)算得出，第一種接線方案，并對(duì)主接線進(jìn)行優(yōu)化，最后可節(jié)約資金約為200萬(wàn)元。

3 兩種接線方案的運(yùn)行靈活性對(duì)比

在第一種接線方案中，遠(yuǎn)期接線方式為線路一變壓器加普通內(nèi)橋接線，在運(yùn)行過(guò)程中靈活性較高，兩種接線方案中的本期接線方式在運(yùn)行時(shí)靈活性一致。兩種接線方案的區(qū)別體現(xiàn)在以下方面：在第一種接線方案中，3號(hào)主變壓器接線方式為線路一變壓器組接線，存在進(jìn)線供電限制，供電需經(jīng)過(guò)3號(hào)進(jìn)線，但由于停運(yùn)原因，3號(hào)主變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，可靠性容易受到影響，從而導(dǎo)致停運(yùn)率增加。且當(dāng)3臺(tái)主變壓器都處于正常運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，其負(fù)載率保持在0.67～0.87范圍內(nèi)，若3號(hào)線發(fā)生停運(yùn)，可將備用電源安裝在低壓側(cè)上，并通過(guò)啟動(dòng)裝置確保供電。在第二種接線方案中，主要采用3臺(tái)主變壓器及3條進(jìn)線運(yùn)行，在操作方面，較為繁瑣，且配置的繼電保護(hù)具有較高的復(fù)雜性。

4 兩種接線方案運(yùn)行可靠性對(duì)比

若將每百公里內(nèi)110kV架空線路的停運(yùn)率假設(shè)為0.2次/a，修復(fù)平均時(shí)間假設(shè)為50h/a，每百臺(tái)金屬氣體絕緣封閉設(shè)備停運(yùn)率假設(shè)為3次/a，修復(fù)平均時(shí)間假設(shè)為45h/a，每百臺(tái)主變壓器停運(yùn)率假設(shè)為2.5次/a，修復(fù)平均時(shí)間假設(shè)為80h/a，將110kV架空線路假設(shè)為10km，以電力運(yùn)行可靠性理論為根據(jù)，內(nèi)橋接線、線路一變壓器組接線這兩種接線方案運(yùn)行可靠性，如表3所示。

從表3可得，當(dāng)3臺(tái)主變壓器出現(xiàn)停運(yùn)事故時(shí)，兩種接線方式“不允許”事件發(fā)生率以及期望修復(fù)時(shí)間一致，1年修復(fù)平均時(shí)間小于1min。當(dāng)2臺(tái)主變壓器出現(xiàn)停運(yùn)事故時(shí)，第一種線路一變壓器組接線方式“不允許”事件發(fā)生率明顯高于內(nèi)橋接線，約為內(nèi)橋接線方式的8倍，且修復(fù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于內(nèi)橋接線方式。當(dāng)1臺(tái)主變壓器出現(xiàn)停運(yùn)事故時(shí)，第一種線路一變壓器組接線方式“不允許”事件發(fā)生率高于內(nèi)橋接線，約為內(nèi)橋接線方式的3倍，且修復(fù)時(shí)間明顯多于內(nèi)橋接線方式，1年修復(fù)時(shí)間大約在4h左右。因此，可考慮線路一變壓器組加普通內(nèi)橋接線方式。但考慮到典型變電站接線情況較為復(fù)雜，共有3臺(tái)主變壓器以及3條進(jìn)線，根據(jù)城市電網(wǎng)規(guī)劃要求，變電站變壓器負(fù)載率應(yīng)保持在0.67～0.87范圍內(nèi)，以確保用電安全性，或通過(guò)投入備用電池裝置確保供電安全及其可靠性。由此可見(jiàn)，在變壓器負(fù)荷率處于0.67～0.87范圍時(shí)，兩種接線方式的可靠性接近，但當(dāng)變電器負(fù)荷率超過(guò)0.87時(shí)，3號(hào)變壓器則會(huì)出現(xiàn)故障，并有可能發(fā)生停運(yùn)，因此，應(yīng)發(fā)展自動(dòng)化配電網(wǎng)，并以此降低變電器負(fù)荷率。

5 主接線方案的最終確定方法

通過(guò)綜合分析可得，典型110kV變電站主接線方案可根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)確定：當(dāng)變電站以2臺(tái)主變壓器和2條進(jìn)線為本期規(guī)模時(shí)，由于運(yùn)行過(guò)程中負(fù)載率可能保持在0.5～0.65范圍內(nèi)，接線方式應(yīng)考慮普通內(nèi)橋接線。當(dāng)變電站以3臺(tái)主變壓器和3條進(jìn)線為遠(yuǎn)景規(guī)模時(shí)，為確保運(yùn)行可靠性，應(yīng)使負(fù)荷率保持在在0.67～0.87范圍內(nèi)，在這種情況下，接線方式應(yīng)考慮線路一變壓器組接線。以上兩種接線方式均具有較高的運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)性，且接線操作簡(jiǎn)便，可滿足南方電網(wǎng)配電接線要求。

典型10kV變電站六分段環(huán)形與單母線六分段兩種接線方式作對(duì)比，采用六分段環(huán)形接線可有效提高變電站負(fù)荷平衡率，但由于該接線方式在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及機(jī)電保護(hù)方面，較為困難，且運(yùn)行操作較為復(fù)雜，因此主接線方式應(yīng)考慮單母線四分段接線，有效提高變壓器負(fù)荷平衡率，促進(jìn)變電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電站的電氣主接線方案，對(duì)變電站電氣主接線的供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性有著重要影響。因此，在確定電氣主接線方案時(shí)，必須全面分析相關(guān)影響因素，綜合評(píng)價(jià)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，只有這樣才能確保變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]孫作文.220kV變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)及探討[J].中國(guó)科技博覽，2010，12（33）：162-163.

[2]汪海.淺談110kV變電站的電氣主接線選擇問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，20（13）：214-215.