电力业扩工程电气主接线设计优化

李 冀，顾劲岳

（1.国网北京市电力公司，北京 100000；2.国网上海市电力公司市北供电公司，上海 200070）

电力监管部门要求，在业扩报装的过程中，电力公司不得对客户的自建工程指定施工单位、设计单位，以及相关的设备器材，一般简称为“三不指定”。坚决实行阳光业扩，给业扩工程提出更高的要求，特别是来自基层的专变用户对用电服务要求也越来越严格。因此，有必要提出业扩工程电气主接线的优化设计，从电气主接线设计的基本设计准则出发，对比不同类型的电气主接线的优缺点，探索电力业扩工程电气主接线的优化设计方案。

1 电气主接线设计的基本要求

从用户角度出发，电气主接线的设计要求需要满足经济性、可靠性和灵活性。

（1）可靠性。对于不同客户的用电需求，主接线线路的设计必须具备足够的可靠性，特别是面对重要负荷的供电工作，在发生突发情况导致故障或者检修时，减少用户的用电范围和时间，从而减少用户的经济效益损失［1］。

（2）灵活性。灵活性是在电气主接线能够保证正常的输电任务下，在使用过程中，能够灵活的控制，特别是针对不同企业的特殊用电需求，使用频繁、供电负荷较大的部分电路，能够很好地灵活控制，并且在控制和调节部分电路时，不影响其他用电负荷的正常使用。这对于企业的长远规划有着非常重要的意义，而且主接线的线路设计还要能够根据需要灵活扩建，这些都是灵活性的主要设计。

（3）经济性。经济性是在满足主接线设计的安全性和灵活性前提下，做到经济效益上的考量。业扩工程中电气主接线的经济性主要表现在：通过优化接线设计，节约铺设成本；铺设过程中尽量减少对空间的使用，减少占地面积；节能设计，通过合理的变电站优化设计能够减少电业等级。

2 电力用户电气主接线类型

电气主接线的主要类型有单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、桥形接线、线路变压器组接线。其中，常见的有单母线接线、单母线分段接线和线路变压器组接线。

2.1 单母线接线

对于单电源用户，单母线接线一般有两种接线方式（见图1）。由一路高压电源进线，使用单变压器供电，然后在主线路侧采用单母线接线，或者使用两台以上的变压器供电，在主线路侧使用单母线接线方式。其中，多台变压器接线方式比较适合用电过程中受季节或者昼夜变化影响较大的客户。

图1 单电源用户的接线方式

对于双电源的客户，单母线接线一般有两种接线方式。采用两路电源的进线方式，供电时使用单台变压器，采用单母线接线，或者使用两台以上的变压器，同样后者比较适用于季节性和昼夜影响较大的用电客户［2］。其主要的运行方式为将电源I作为主供电电源，把电源II作为热备用电源。原则上两个电源在进线开关之间互相闭锁，用电过程中，需要保证能合上其中一路的进线开关。一般情况下，在开关2断开，开关1合上时，主供电电源带动两台主变同时工作；当电源I无法保证供电负荷要求时，开关2合上，开关1断开，热备用电源带两台主变工作。

单母线接线方式的优点为接线过程简单、操作方便、经济投入较少，而且后期扩建工作方便［3］。但缺点是可靠性较差，一旦发生故障或者需要进行设备检修时，全部要停止供电。

2.2 单母线分段接线

单母线分段接线采用两路高压电源，使用两台或者两台以上的变压器供电，母线两侧使用单母线分段接线。单母线分段接线方式的主要设计思想为将单母线用分段断路器分成几段，与单母线不分段的接线方式相比更加灵活。单母线分段接线方式如图2所示。在图2中，QF为分段断路器，QS为分段隔离开关。

图2 单母线分段接线方式

单母线分段接线的优势在于，两条母线既可以分裂运行也可以并列运行，大大增加使用的方便性。针对重要负荷的用电需求，可以使用双回路接在不同的母线分段中，以保证不间断的供电［4］。在任意母线或隔离开关检修时，只需要停止该段供电，其余的分段仍然可以继续使用，这样在面临故障或检修时，能够大大减少停电范围。但缺点是分段的单母线增加了占地面积和分段部分的经济投入［5］。当某段母线发生故障面临检修时仍然存在停电情况，某回路断路器发生检修时，也同样会使得该回路停电。当企业面临后期扩建时需要向两端均衡扩建，扩建的方式受到了制约。

2.3 线路变压器组接线

线路变压器组接线，采用两路高压电源，两台或两台以上的变压器供电，使用两条母线分段接线。这种接线方式主要设计思想是，接线过程中线路和变压器直接连接，如图3所示。

图3 线路变压器组接线方式

线路变压器组接线的优点是接线线路非常清晰，不仅操作方便、运行较为可靠，而且满足双电源的备用设计，还能实现两台主变对用电负荷的备用设计，使得线路设计的可靠性和灵活性得到进一步的提升［6］。就线路变压器组接线的经济性分析，比较适合220kV采用线路变压器组，对于限制短路电流效果非常明显。但是对于110kV开环运行的网架，其可靠性往往较差，当线路维护和检修停运时，对变电所的供电负荷影响较大

3 电气主接线的优化设计

业扩系统服务的对象是最终的客户需求，在电气主接线的设计和安装过程中，需要综合考虑到用户的用电性质、负荷需求、负荷特性、电网结构、运行情况等，初步确定业扩工程的电气主接线方式，并且根据客户要求的铺垫线路位置，考虑初步的变压器位置设置，以及线路的铺设过程，具体的优化设计主要包括：（1）针对不同电力使用领域的优化，无论是小区还是商业，或者工业等使用领域的客户，在对业扩电气主接线进行优化设计时，考虑不同应用领域的特点，分析相关主接线的优化设计；（2）不同的用电容量，对于系统的可扩建性是有着不同的需求，对不同的用电容量采用设备内部的优化方案，例如对工业用电来说，针对容量计算方式，优化相应的设计；（3）合理的选择变压器，对于不同种类的变压器，合理的选择能够使主接线路的投资减少，而且也能大大减少用电负荷的浪费［7］；（4）配电方式的优化是主接线的重要思想，配电方式一定要结合实际情况，综合考虑场合、成本、寿命等因素。

在对主接线进行改造时，应取消2 500kVA变压器系统和442开关以及之间的连线。由于开关下只接入了变压器，然后将10 000kVA变压器改为三绕组变压器，经过原变压器开关接入到母线中，使中压侧电力对生活区用户进行输送电力，在其出口中增加一个开关，与变压器相连接。取消2 500kVA变压器系统，使变压器高压侧和开关断开，由于开关下只挂一个变压器，然后把变压器高压侧经过原变压器开关接入到II段母线中。

对容量和负荷进行合理分配主要考虑到要在I段母线上增加一条220kV输出线。该变压器为三相变压器，然后将其放于16B变压器内，电容量值是II段母线上变压器的总容量，可以取消母联开关，使母线分段变为单母线接线方式。将所有设备组均接入到母线上，经过220kV输出线使电力输出，这在很大程度上简化了接线方式。改造后的接线方式和传统式的接线方式相比，很大程度地提高了供电可靠性。

由于电气主接线和各个短路点的电流有很大关系，因此额定短路开断开关点电流和一次主接线有很大关联性。如果一次主接线发生变化，那么和母线相连的开关和电流互感器等很多设备在很大程度上会受到影响，有可能影响设备的安全运行。因此，对设备进行相应的更换和改造，能够很大程度上消除供电过程中产生的安全隐患。当发电机运转过程中出现故障时，不需要对电源进行切换。

4 结语

业扩安装的相关业务是电力供电企业的窗口，业扩工程的服务质量和技术水平对电力企业的工作质量和效率都有着非常重要的影响。对业扩工程中电气主接线的优化设计，旨在根据用户的不同用电需求，为其提出几种可能的用电选择，在实际的工作中能够尽量满足用户的用电需求，并且节约接线成本，使用户的选择更加灵活方便。

［1］ 李 勇，黄宝莹，鲁宗相，等.基于电网协调发展的特高压变电站电气主接线设计原则［J］.电力建设，2011（1）：27-33.LI Yong，HUANG Bao-ying，LU Zong-xiang，et al.Design principle for bus arrangement system of UHV substation based on coordinated development of power grid［J］.Electric Power Construction，2011，32（1）：27-33.

［2］ 孙东平.6～220kV电气主接线设计的探讨［J］.法制与经济（下旬），2011（7）：161-162.

［3］ 李焕乾.珠海横琴新区某220kV变电站电气主接线设计浅析［J］.广东科技，2014（12）：52+50.

［4］ 唐 鑫.220kV变电站的电气主接线设计［J］.数字技术与应用，2014（2）：234-235.

［5］ 彭波涌，刘德宏.燃气—蒸汽联合循环电厂电气主接线设计优化分析［J］.科技创新与应用，2014（30）：50.

［6］ 郑 明.新会双水发电厂2×660MW机组热电联产工程的电气方案设计［D］.广州：华南理工大学，2010.

［7］ 张 叶.10kV电力客户业扩工程电气主接线的优化选择［J］.宿州学院学报，2013（11）：93-95.