试论变电站电气主接线的设计问题

刘玉梅　　　四川省自贡电业局贡井供电局

摘　　要本文主要对变电站电气主接线的设计问题进行了研究。本文首先概述了电气主接线的概念以及设计需考虑的问题，然后分析了电气主接线设计的基本要求，最后探讨了配电装置的选型、相关电气设备及典型接线方式。关键词变电站；电气主接线；设计一、电气主接线设计概述

１、电气主接线的概念

电气主接线是变电站电气部分的主体，是电力系统中电能传递通道的重要组成部分之一；其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性的作用，同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。因此，正确处理好各方面的关系，建立一个科学的电气主接线的评价系统，全面分析相关影响因素，综合评价各项技术经济比较，合理确定主接线方案是十分必要的，在变电站电气主接线的设计过程中，除上述电气因素以外，还应考虑气象、地质、地理位置、交通等环境因素。

２、电气主接线设计需考虑的问题在进行变电站电气主接线设计时，需要重点考虑以下一些问题：（１）需要考虑变电所在电力系统中的位置，变电所在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对其电气主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求也不同。（２）要考虑近期和远期的发展规模，变电所电气主接线的设计，应根据５～１０年电力发展规划进行。根据负荷的大小、分布、增长速度，根据地区网络情况和潮流分布，分析各种可能的运行方式，来确定

电气主接线的形式以及连接电源数和出线回数。（３）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响，对一级负荷，必须有两个电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，应保证大部分二级负荷供电；三级负荷一般只需要一个电源供电。（４）考虑主变台数对电气主接线的影响，变电所主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响，传输容量不同，对主接线的可靠性、灵活性的要求也不同。（５）考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响，发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响着电气主接线的形式。

电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

３、适应性和可扩展性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求，扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线，在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不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。

４、经济合理。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，要求做到经济合理，首先，投资省，即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，占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别；第三，能量损失小。

三、电气主接线设计的关键因素

１、配电装置的选型

目前，１１０ＫＶ高压配电装置常采用的布置形式有屋内布置和屋外布置两大类；屋内布置又分为普通电器安装在屋内布置、１１０ＫＶ断路器小车屋内布置、ＳＦ６全封闭组合电器（ＧＩＳ）屋内布置三种形式。采用普通电器安装在屋内布置和１１０ＫＶ断路器小车屋内布置，每个间隔宽度可以设计成６．５米，跨度约１２米，占地面积相当，投资也相差不大，多用在城郊或污染较严重地区。ＳＦ６全封闭组合电器（ＧＩＳ）屋内布置占地最小，运行维护最好，但投资较高，多用在城市中心和用地

二、电气主接线设计的基本要求非常紧张的地方。

变电站的电气主接线应该根据变电站目前，广大农村和县城更多地采用屋在电力系统中的地位、变电站的规划容外布置形式，故本文将屋外布置形式作为量、负荷性质、线路、变压器连接元件研究对象。屋外布置分为屋外半高型布置、总数、设备特点等条件确定，并应综合考屋外高型布置、屋外中型布置三种形式。半虑供电可靠性、运行灵活性、检修操作方高型布置是将母线与母线隔离开关升高，便、节约投资、便于过渡和扩展等要求。把断路器、电流互感器等设备直接布置在

升高母线的下方，使配电装置跨度尺寸减１、供电可靠性。供电可靠性是电力生

少，但由于进出线间隔不能合并，各占一个产和分配的首要要求，主接线能可靠地工

间隔，使横向面积增大，对于进出线回路多作，以保证对用户不间断供电。评价电气主

的变电站，多采用该布置。高型布置是将母接线可靠性的标志是：断路器检修时，不宜

线与母线隔离开关上下重叠布置，适用于影响对系统的供电；线路或母线发生故障

时应尽量减少线路的停运回路数和主变的双母线布置，屋外中型布置是将所有电气停运台数，尽量保证对重要用户的供电；尽设备都安装在地面设备支架上，母线下不量避免变电站全部停运的可能性。布置任何电气设备，具有布置比较清晰、不

２、运行检修的灵活性。主接线应满足易误操作、运行可靠、施工和维修都比较方在调度、检修的灵活性，调度运行中应可以便、构架高度低、造价低等的优点，是本文灵活地投入和切除变压器和线路，满足系研究的几种接线最适合选用配电装置选型。统在事故、检修以及特殊运行方式下的系在１１０ＫＶ变电站中，与普通中型配电装置统调度运行要求，实现变电站的无人值班。

下转第１２５页检修时，可以方便地停运断路器、母线和继

－１２３－虑了材料老化对寿命的影响，实现了炉管寿命评估技术从估算到精算的跨越，炉管寿命评估领域具有很好的运用前景。由于炉管使用的材料等级随着高参数机组的投运，Ｔ９１、奥氏体不锈钢等高等级材料大量使用以及随之而来的异种钢焊接等，需要积累更多的常用材料老化因子Ｃａ的变化规律、材料蠕变损伤和失效的规律以及奥氏体不锈钢的当量金属温度评估技术。

对于省煤器、水冷壁等因磨损、腐蚀、冲蚀引起壁厚减薄而导致失效的受热面管，国内已经有利用风险评估技术对锅炉水冷壁进行状态检验和风险评估的实例［９］

。由于磨损、腐蚀分布的随机性，在进行壁厚测量时，抽测的数量有限，不可能将最危险的壁厚最小部位检测到，因此，在大量实测厚度数据的基础上，对实测数据依次排序，并进行极值计算，预测出最小壁厚数值，然后根据概率风险评估（ＰＲＡ）进行定量的风险评估。该技术对于解决省煤器、水冷壁等受热面存在的大面积减薄有很积极探索意义。对于局部的减薄、过热、拉裂等，尚需要在历次的大修、小修、临修加强检查方能解决。

２．２　承重部件

在实际工作过程中，锅炉支撑部件的失效也是影响整体寿命重要原因之一。目前，锅炉部件及压力管道的支吊架状态检查和评估技术也在电厂得到了广泛的应用，已经逐渐建立了承重部件的日常维修和检查制度，及时评估、修复损坏或异常的构件。另外，可以在重要支撑构件上装设应变仪，实现压力、荷重、位移等物理量的多点高速巡回检测，以确定在使用期间可能发生的负载转移情况，为运行中的负载测量提供数据。在锅炉的寿命期限内，定期观察随着运行时间的增长而产生的负载转移，并尽可能找出负载转移原因［１０］

。

２．３　辅机

对于辅机，如给煤机、磨煤机、分离器、风机、空预器、泵组等，主要开发了辅机在线监测和诊断系统，包括电站烟风系统状态分析软件、电站风机运行故障诊断系统、电站泵组性能分析与运行故障诊断系统［１１］。系统通过监测送风机、引风机、空预器、给水泵等重要辅机的运行状态，监控这些辅机的当前状态，并评估其实际性能，对偏离正常状态时进行报警，并诊断故障原因，提出维修建议。结合系统运行历史数据，为辅机的正常运行和检修提供辅助决策功能。

２．４　其他先进的诊断和监测技术

先进的诊断技术将为锅炉设备的状态检修提供强有力的技术支持，并在各电厂得到广泛的运用。主要包括：炉管泄漏报警装置、金属磁记忆检测技术、远红外热成像技术、转动部件的振动监测和摩擦分析技术、油液检测分析技术、超声衍射时差技术（ＴＯＦＤ法）、管内壁微裂纹检测技术等。

上接第１２３页相对应的１１０ＫＶ母线设计，多采用软母线，该型配电装置在我国已有３０多年运行历史，各地电业部门无论在运行维护还是安装检修方面都积累了比较丰富的经验。

２、相关电气设备及典型接线方式变电站高压电气主接线应该包括的电气设备包括：主变压器、变压器高压引出线、母线、隔离开关、断路器、跨条、继电保护装置、电流互感器、电压互感器、避雷器、电压互感器等等。在１１０ＫＶ变电站电气主接线设计中，主要考虑终端变电站和中间变电站这两种功能的变电站。

终端变电站又称受端变电站，这类变电站接近负荷中心，１１０ＫＶ进线一般为两路进线，通过两台主变将电能分配给低压用户；在确保供电可靠性的前提下，变电站主接线设计应有利于规范化、简单化、自动化及无人化，尽可能减少占地面积，变电站主接线方式应根据负荷性质，电气设备特点及上级电网强弱等因素确定。一般终端变电站高压侧主接线形式常选用以下三种方式：（１）线路－变压器组接线；（２）外桥接线；（３）内桥接线。

中间变电站具有交换系统功率（１１０ＫＶ母线上有穿越功率）和降压分配功率（１１０ＫＶ通过主变将电能分配给低压用户）的双重功能，它是中心变电所和终端变电所之间的中间环节。这类变电站主接线方式既不能像终端变电所那样简单，也不必像中心变电所那样复杂，应根据变电所在系统中的地位和作用来确定，一般中间变电所高压侧主接线形式常选用以下四种接线方式：（１）单母线接线；（２）单母线分段接线；（３）内桥接线外加跨条；（４）四角形接线。

３　结语

１）状态检修技术是一项设备管理优化

的长期解决方案，在电厂实施需要各方面的努力和配合。电厂采用时一般要根据自己的机组特点和设备维修重点，探索出适合电厂自身的状态检修模式。

２）先进的诊断技术及监测技术的不断开发和推广应用，为实现锅炉状态检修提供了无限的发展前景。

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