试析降压变电站电气主接线选择方案

赵勇飞

（栾川龙宇钼业有限公司，河南 洛阳 471000）

1 需要关注的问题

变电站电气主接线是变电站设计的核心部分，主接线设计的好坏直接关系到电网系统的安全以及变电站本身的供电可靠性、建设经济性、运行灵活性和可维护性，同时也关系到变电站电气设备的选择、变电站工艺布置、继电保护和控制方式的确定。因此，系统考虑各方面的关系，全面分析相关影响因素，综合评价各项经济技术指标，确定合理主接线方案是十分必要的。方案设计时重点应对以下因素进行综合评价：

1.1 安全及影响评价

主接线设计中应考虑降压站内部电气故障对系统进线的影响，一旦有内部故障，系统主接线应将故障点在降压站内部切除，避免故障上传。主接线设计时还应考虑降压站倒闸操作及内部检修对电网系统调度的依赖度，减少操作时间、尽可能避免对系统电网的停电申请。

1.2 可靠性评价

重要因为对供电可靠性要求很高，要求系统能够持续不间断供电。由于电系统组成元件多，各类元器件一般都有其本身的机械寿命和电气寿命，系统运行中会有外界不确定的故障因素存在，所以，对于重要一般考虑备线备变等多种备用方案；另一方面，系统正常运行过程中，需要对备用设备进行周期投切，因此，对系统运行的灵活性，减少设备投切停电时间需要在电气主接线方案选择时进行重点考虑。

1.3 系统可操作性、维护性评价

系统的操作维护重点应突出安全，主接线的方案选择应考虑各类倒闸操作步骤尽量少，屏柜布置应考虑足够的维修安全间隔。

1.4 经济性评价

在满足以上要求的前提下，尽可能减少系统建设成本和运行维护成本，做到经济合理。首先，变电站的建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投资具有明显的不同；其次，采用不同的接线方式，配电装置占地面积会有很大的区别，主接线设计要为配电装置工艺布置创造条件。

1.5 可适性、可扩展性评价

能适应预期负荷水平变化的需要，满足系统对后期供电的需求。在扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而没有干扰，并且使一次、两次部分的改建工作量最少。

2 常见电气主接线方案

最常用的主接线包括：单母线接线、双母线接线、3/2断路器接线、桥形接线等等。其中桥形接线是中、小规模重要变电站较常采取的方案。其主要好处是两台主变起到了互为备用的作用。桥形接线又分为内桥分段母线接线和外桥分段母线接线这两种方案。

2.1 两种主接线的共同点及差别

这两种主接线对于重要的供电可靠性和对系统电网的安全性均进行了较好的考虑。两种方式皆适用于降压变电站有两路电压等级相同的电源进线，方案使用的断路器数最少，且使用的隔离开关布局相同、数量相等。其中，QS3.QF3在结构上形成一个“过桥”，以起到两台主变压器或二路进线电源互为备用的作用。在采取这两种方式的电气主接线时，不管哪一路电源进线失去电压，利用过“桥”，通过自控装置的作用，都不会影响该降压变电所中两台主变的任何一台投运，从而就大大提高了对供电的可靠性。同时，由于“桥”的存在，对于变压器一用一备的重要，在系统检修和预防性试验时可以做到系统供电基本不间断。其中QSl-QS5隔离开关的布置对室内变电站来讲能够较好地解决屏柜布置和检修安全间隔问题。但两种主接线也存在着明显的不同之处。由于两种主接线方式断路器设置位置不同，因隔离开关不允许带负荷操作，自控系统只能通过控制断路器实施自动切换控制，所以内桥式侧重于进线备用方案，适用于输电线路长、故障率高且变压器又不需要经常切换的情况；而外桥式适用于出线较短、且变压器需经常切换的情况。

2.2 两种主接线方式存在的主要问题

采用内桥分段母线接线和外桥分段母线接线均存在着固有的限制。其一，在采用内桥式接线时，若检修主变压器就要求停运相应的进线电源；而在采用外桥式接线时，若线路故障或检修，则需停运相应的主变压器；这样会增加系统正常检修的停电操作时间。其二，两种方式均存在备自投的局限性；在采用内桥式接线时，备自投只能保证备用进线电源自动投切，而无法进行主变压器备自投投切；在采用外桥式接线时则刚好相反；这样无法充分发挥备自投在系统不间断供电中的作用。其三，两种主接线方式均存在变电站系统正常定期切换操作的操作步骤，延长停电操作时间，增加操作的安全风险。

3 改进后的电气主接线方案

从上述两种主接线方案存在的问题分析，综合两种主接线各自的优点，从系统安全性、可操作性、可维护性出发，可以对以上二种主接线方式进行组合。

该主接线方案在保留上述两种主接线优点的情况下，能够较好地解决上述两种主接线存在的局限性。该主接线方案除了两台隔离开关改为两台主变压器断路器而增加少量的设备投资外，由于所需高压柜数量不变，所以系统对土建面积及其它土建投资均没有增加，同时，该方案具有以下三方面明显的优势：一是运行控制更灵活，通过调整自动控制装置可以进行备线备变的多种自动控制方式；二是由于设置了主变压器断路器，一旦主变压器有故障，则首先是主变压器断路器动作，可以避免故障上传至上级进线断路器，为地方电网系统多增加一级安全保护；三是明显减少变电站系统正常定期切换操作的操作步骤，增加操作的安全性。组合型分段母线接线采用备线备变的运行方式，在同样采用#1进线供电、#1主变压器工作的运行状态时，如需要在进线电源不变的情况下，定期切换为#2主变压器工作。此项操作的操作步骤为：合QF5→合QF7→断QF6→断QF4共四个操作步骤。操作步骤减少了八步，无需当地电力部门调度指令，只需要QF4、QF5二步许可操作即可，大幅度缩短的倒闸操作时间、降低倒闸操作的安全风险。

结语

因为投资少，功能可以满足重要对供电可靠性和降压站对系统电网的安全性一般要求，内桥式接线与外桥式接线两种主接线方式目前是国内电能的普遍采用的电气主接线方式。通过仔细分析，两种主接线方式适用的范围不同，内桥式侧重于进线备用方案，适用于输电线路长、故障率高且变压器又不需要经常切换的情况，而外桥式适用于出线较短、且变压器需经常切换的情况。但两种主接线方式均存在其固有的局限性。对上述两种主接线方案分析，综合两种主接线各自的优点，从系统可操作性、可维护性出发，给出的组合后的主接线方式运行控制更灵活，对地方电网系统的保护更可靠，同时大幅度减少定期切换操作的操作步骤，增加操作的安全性。

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