我国《变电所设计技术规程》对主接线设计作了如下规定:
在满足运行要求时,变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线。在110~220kv变电所中,当出现为2回时,一般采用桥型接线;当出线不超过4回时,一般采用单母线分段接线;当枢纽变电所的出线在4回及以上时,一般采用双母线。在35kv变电所中,当出线为2回时,一般采用桥型接线;当出线为2回以上时,一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数和电源数较多的污秽环境中的变电所,可采用双母线接线。在6~10kv变电所中,一般采用单母线接线或单母线分段接线。
旁路设施可按主接线基本形式中所述的情况设置。 2.1.3 电气主接线的设计步骤
电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计,即按照工程基本建设程序,经历可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同,其深度,广度也有所差异,但总的设计思路、方法和步骤相同。
1、对原始资料进行综合分析
(1)变电所的情况,包括变电所的类型,在电力系统中的地位和作用,近期及远景规划容量,近期和远景与电力系统的连接方式和各级电压中性点接地方式、最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。
(2)负荷情况,包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据,应在电力负荷预测的基础上确定,其准确性直接影响主接线的设计质量。
(3)环境条件,包括当地的气温、湿度、污秽、覆冰、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素。这些对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响,必须予以重视;此外,对重型设备的运输,也应充分考虑。
(4)设备情况。为使所设计的主接线可行,必须对各主要电器的性能、制造能力、供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较,保证设计具有先进性、经济性和可行性。
2、确定主变压器的容量和台数
变电所主变压器的容量,一般应按5~10年规划负荷来选择,根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定。对重要变电所,应考虑当1台主变压器停运时,其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内,应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电;对一般性变电所,当1台主变压器停运时,其余变压器容量应能满足全部负荷的70﹪至80﹪。
变电所主变压器的台数,对于枢纽变电所在中、低压侧已形成环网的情况下,以设置2台主变压器为宜;对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,可设3台主变压器,以提高供电可靠性。
3、主接线方案的拟定与选择
根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上,根据对电源盒出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等,可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求,从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案,最终保留2~3个技术上相当,又都能满足任务书要求的方案,在进行经济比较。对于在系统中占有重要地位的大容量变
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电所的主接线,还应进行可靠性定量分析计算比较,最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。
4、所用电源的引接 确定所用电源的引接方式。 5、短路电流计算和主要电气选择
对所选的电气主接线进行短路电流计算,并选择合理的电气设备。 6、绘制电气主接线图
对最终确定的主接线,按工程要求绘制工程图。
2.2 主接线的基本接线形式及其特点
电气主接线的型式是多种多样的,按有无母线可分为有母线型的主接线和无母线型的主接线两大类。
2.2.1 有母线型的电气主接线
1、单母线接线及单母线分段接线 (1)单母线接线
单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作,又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等,应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上,以减少功率在母线上的传输。
单母接线的优点:接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性好,并且母线便于向两端延伸,扩建方便和采用成套配电装置。
缺点:①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时,所有回路都要停止工作,也就成了全厂或全站长期停电。②调度不方便,电源只能并列运行,不能分列运行,并且线路侧发生短路时,有较大的短路电流。
适用范围:一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况: ① 6~10kV配电装置的出线回路数不超过5回; ② 35~63kV配电装置的出线回路数不超过3回; ③ 110~220kV配电装置的出线回路数不超过两回。 (2)单母分段接线
单母线用分段断路器进行分段,可以提高供电可靠性和灵活性;对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路,由两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器自动将用户停电;两段母线同时故障的几率甚小,可以不予考虑。在可靠性要求不高时,亦可用隔离开关分段,任一母线故障时,将造成两段母线同时停电,在判别故障后,拉开分段隔离开关,完成即可恢复供电。
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单母线分段接线的缺点是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电;当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越;扩建时需向两个方向均衡扩建。
(3)单母线带旁路母线的接线
为了检修出线断路器,但不中断对该出线的供电,可增设旁路母线。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时,旁路母线还可以与电源回路连接,此时还需在电源回路加装旁路隔离开关。有了旁路母线,提高了供电的可靠性,但旁路系统造价昂贵,同时使配电装置运行复杂化,另外检修母线或母线故障期间中断供电。
2、双母线接线及分段接线 (1)双母线接线
双母接线有两组母线,并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路,都装有一台断路器,有两组母线隔离开关,可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络,通过母线联络断路器来实现。由于有了两组母线,时运行的可靠性和灵活性大为提高。
其优点主要有:①检修母线时不影响正常供电;②检修任一组母线隔离开关时,只需断开此隔离开关所属回路和与此隔离开关相连的该组母线,其他回路均可通过另一组母线继续运行;③工作母线发生故障后,所有回路能迅速恢复供电;④检修任一出线断路器时,可用母联断路器代替检修的断路器,回路只需短时停电;⑤调度灵活;⑥扩建方便等特点。 缺点:①在倒母线的操作过程中,隔离开关作为操作电器,容易发生误操作;②检修任一回路的断路器或母线故障时,仍将短时停电;③所使用的设备多(母线隔离开关的数目多),并且使配电装置结构复杂,所以经济性能差。
(2)双母线分段接线
为了缩小母线故障的停电范围,可采用双母线分段接线,用分段断路器将工作母线分为两段,每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连,电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。这种接线具有单母线分段和双母线的特点,较双母线接线具有更高的可靠性和灵活性。正常运行时工作母线工作,备用母线不工作,它是单母线分段接线方式,当一段工作母线发生故障后,在继电保护作用下,分段断路器先自动跳开,而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开,该段母线所连的出线回路停电;随后,将故障段母线所连的电源回路和出线回路倒至备用母线上,即可恢复供电,这样,只是部分短时停电,而不必短期停电,仍是单母线分段运行方式。
双母线分段接线主要用于大容量进出线较多的配电装置中,如220KV进出线达10~14回时,就可采用双母线三分段的接线。在330~500KV的配电装置中,也有采用双母线四分段的。
(3)双母线带旁路母线的接线
为了不停电检修出线断路器,双母线可以带旁路母线,用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作,使该回路不致停电。这种接线运行操作方便,不影响双母线正常运行,但多装了一组断路器和隔离开关,增加了投资和配电装置的占地面积,然而这对于接于旁路母线的线路回数较多,并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。
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2.2.2 无母线型的电气主接线
无母线型的电气主接线在电源与引出线之间或接线中各元件之间没有母线连接,常用的有桥型接线、多角形接线和单元接线。
1、桥型接线适用于仅有两台变压器和两条引出线的发电厂和变电所中。因此,它不适合本设计中对主接线进出线的要求。
2、多角形接线没有集中地母线,相当于将单母线用断路器按电源和引出线的数目分段,且连接成环形的接线。这种接线一般适用于最终规模已确定的110kV及以上的配电装置中,且以不超过六角形为宜。多角形接线的缺点之一就是扩建困难,因此,此接线型式亦不适合本设计的要求。
3、单元接线一般适用于只有一台变压器和一回线路时的小容量终端变电所和小容量的农村变电所,因此,此接线也不适合本设计的要求。
2.3 电气主接线的选择
根据对原始资料的分析以及对主接线的认识,现列出以下三种主接线方案。 方案一:220KV、110KV侧侧双母线带旁路母线接线,35KV侧单母线分段接线。 220kV进出线四回,而双母接线带旁路母线使用范围是110~220KV出线数为5回及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。
110kV进出线八回,110kV侧出线可向远方大功率负荷用户供电,其他出线可作为一些地区变电所进线。根据条件选择双母接线带旁路母线方式。
35kV进出线八回,可向重要用户采用双回路供电。选择单母线分段接线方式。 方案主接线图如图2-1所示:
方案一
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图2-1 方案一的电气主接线
方案二:220KV侧双母线带旁路接线,110KV、35KV侧单母线带旁路母线接线。 220kV进出线四回,由于本回路为重要负荷停电对其影响很大,因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线,用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作,使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关,增加了投资,然而这对于接于旁路母线的线路回数较多,并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。
110KV、35KV侧单母线带旁路母线接线,检修出线断路器时,可不中断对该出线的供电,提高了供电的可靠性。
主接线如图2-2所示:
图2-2 方案二的电气主接线
方案二方案三:220KV侧双母线带旁路接线,110KV侧双母接线、35KV侧单母线分段接线。 主接线如图2-3所示:
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