新一代智能變電站電氣主接線優化研究

司澤宣

【摘 ?要】本文從主接線的設計原則及變電所在電力系統中的地位和作用，供電可靠性、主變臺數、運行檢修靈活性、經濟性及近、遠期規模可擴展性及經濟性等方面，并結合通用設計及標準備化、全壽命周期等論述了智能化變電站電氣主接線的形式。同時結合鄭州某智能變電站建設，優化設備配置，用電子式組合互感器代替常規互感器，優化主進間隔快速接地為普通接地，優化避雷器配置，取消母線設備間隔，優化線路變壓器組間隔內隔離開關，取消110kV變壓器側隔離開關。

【關鍵詞】智能變電站主接線優化

1前言

電氣主接線是電力系統構成的重要環節，規劃和設計的合理與否直接影響到電網供電可靠性和電網運行方式的靈活性。所以，主接線也是變電所電氣設計時首要考慮的問題，其方案的擬定對整個變電站設計起著至關重要的作用，其形式與電力系統整體及變電所的運行可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。所以，電氣主接線設計是一個綜合性問題，應根據電力系統發展要求，著重分析變電站在系統中所處的地位、性質、規模及電氣設備特點等，做出符合實際需要的經濟合理的電氣主接線。

2電氣主接線設計原則

2.1變電所在電力系統中的地位和作用

變電所在電力系統中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。電力系統中的變電所根據其所在電力系統中的地位和作用分為樞紐變電所、地區變電所、一般變電所三種類型。由于它們在電力系統中的地位和作用不同，對其電氣主接線的可靠性、靈活性和經濟性的要求也不同。

2.2近期和遠期的發展規模對電氣主接線的影響

變電所電氣主接線是指高壓電氣設備通過連線組成的接受或者分配電能的電路。變電所電氣主接線的設計，應根據5～10年電力發展規劃進行。根據負荷的大小、分布、增長速度，根據地區網絡情況和潮流分布，分析各種可能的運行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源數和出線回路數。

2.3負荷重要性對電源的要求

負荷根據其重要性可分為一級負荷、二級負荷和三級負荷，每個級別根據其重要性對電源的要求不同。對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電;對二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，應保證大部分二級負荷供電;三級負荷一般只需要一個電源供電。負荷的重要性不同對電氣主接線的形式要求也不同。

2.4系統對電氣主接線的影響

設計主接線時，首要考慮初期及最終變電所接入系統的方式，系統推薦的初期和最終主接線方案。

變電所電氣主接線的設計，應根據5～10 年電力發展規劃進行。根據負荷的大小、分布、增長速度，根據地區網絡情況和潮流分布，分析各種可能的運行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源數和出線回數。

2.5主變臺數對電氣主接線的影響

變電所主變的臺數對電氣主接線的選擇將產生直接的影響。傳輸容量不同，對主接線的可靠性、靈活性的要求也不同。

2.6系統備用容量對電氣主接線的影響

系統備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故斷開，其余主變壓器的容量應保證該所的70%的全部負荷。

3電氣主接線設計的基本要求

3.1供電可靠性

供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷供電。評價電氣主接線可靠性的標志：一是斷路器檢修時，不宜影響對系統的供電;二是線路或母線發生故障時應盡量減少線路的停運回路數和主變的停運臺數，盡量保證對重要用戶的供電;三是盡量避免變電站全部停運的可能性。

3.2調度運行、檢修靈活性

調度運行中應可以靈活的投入和切除變壓器和線路，滿足系統在事故、檢修以及特殊運行方式下的系統調度運行要求，實現變電站的無人值班;檢修時，可以方便的停運斷路器、母線和繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網的運行和對用戶的供電。

3.3適應性和可擴展性

能適應一定時期內沒有預計到的負荷水平的變化，滿足供電需求。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不互相干擾，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。

3.4經濟性

主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，要求做到經濟合理。

一是投資省。即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。

二是占地面積小。主接線設計要為配電裝置創造條件，采用不同的接線方式，配電裝置占地面積有很大的區別。

三是能量損失小。

3.5堅強電網和智能電網對主接線的要求

建設堅強電網既是國網公司的目標，也是社會生產、生活的實際需要。從這一方面，也要求主接線具有可靠性和靈活性。

智能電網理念的推出，必將對變電站的設計產生深遠影響。變電站無人化、智能化是現代電網發展的必然趨勢，電氣主接線將為這一技術的全面實施創造更為有利的條件。

3.6設計標準化對主接線的要求

隨著電網管理的精益化及標準化的深入，“兩型一化”、“三通一標”這些管理層次的要求也將對變電站的設計產生很大影響。

這些也影響到變電所電氣主接線的設計。根據通用設計及標準化的要求，同類型變電站采用相同類型的電氣主接線。實現電氣主接線的規范化、標準化，將有利于系統運行管理和設備檢修。

3.7全壽命周期設計理念對電氣主接線的要求

電氣主接線應按照變電站全壽命周期管理中可靠性、安全性、易維護性、可擴展性、節約環保性、全壽命周期成本最優設計的要求，并綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節約和便于過渡或擴建等要求確定。

電氣主接線設計應綜合考慮一次部分和相應組成的二次部分在運行中的可靠性，并盡量采用可靠性高的電氣設備，以實現可靠性和安全性設計。電氣主接線的設計應根據易維護性設計要求，保證在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網的運行和對用戶的供電。電氣主接線的設計應根據可擴展性設計要求，確保變電站擴建時，可以容易地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互不干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。電氣主接線在滿足初期運行及過渡擴建過程中變電站的可靠性、安全性、靈活性及經濟性要求前提下，應力求簡單，以節省一次設備和二次設備，同時減少占地面積，以實現節約環保性設計要求。

4 結語

變電所的主接線形式和接入系統方式的確定是項綜合性、科學性很強的工作，是關系到整個電力網架結構是否合理、有效的兩個關鍵性因素。因此，一定要經過充分論證，通盤考慮。在此基礎上，充分考慮變電站的全壽命周期成本最優，盡量簡化接線，合理布局，以提高系統的供電可靠性，達到安全、可靠、經濟運行的目的。

參考文獻：

[1]GB50059-1992 《35kV～110kV變電所設計規范》

[2]DL/T5103 《35kV～110kV無人值班變電所設計規范》

[3]Q/GDW393-2009 《110（66）kV～220kV智能變電站設計規范》

（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）