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第4章 主接线的设计
4.1 主接线的概述
电气主接线是指变电所中的一次设备按照设计要求连接起来的，表示接受分配电能的电路，也称为主电路。电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字负荷表示的电路称为主接线图。电气主接线的形式，将影响到配电装置的布置，供电可靠性。运行灵活性和二次接线，继电保护等问题。电气主接线对变电所以及电力系统的安全，可靠经济的运行起着重要的作用。
电气主接线的作用：（1）它是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据。（2）它表明了变压器，断路器和线路等电气设备的数量，规格，连接方式及可能的运行方式。（3）主接线的好坏直接影响到电力系统的安全，稳定，灵活，经济运行，也直接影响到工农业的生产和人民的生活。电气主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。
主接线设计的基本要求为：(1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。应满足电力负荷特别是其中一二级负荷对供电可靠性的要求。(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检查，且适应负荷的发展。(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。并节约电能和有色金属消耗量。(4)简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。(5)设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修。
参考《35～110kV变电所设计规范》第3.2.1条。变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。
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4.2 主接线的分类及其各的特点
目前变电所常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段，桥形接线。分我们在比较各种电气主接线的优劣时，主要考虑其安全可靠性、灵活性、经济性三个方面。首先，在比较主接线可靠性的时候，应从以下几个方面考虑：①断路器检修时，能否不影响供电；②线路、断路器或母线故障时以及母线或隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对Ⅰ、Ⅱ类用户的供电；③变电站全部停电的可能性；④大型机组突然停电时，对电力系统稳定性的影响与后果因素。其次，电气主接线应该能够适应各种运行状态，并且能够灵活地进行运行方式的切换。不仅正常时能安全可靠的供电，而且在电力系统故障或电气设备检修时，也能够适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地切换运行方式，使停电的时间最短，影响的范围为最小。再次，在设计变电站电气主接线时，电气主接线的优劣往往发生在可靠性与经济性之间，欲使电气主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的电气设备和现代化的自动化装置，从而导致投资的增加。因此，电气主接线在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济合理就可以了。
1单母线接线的特点
（1）优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。运行经验表明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，主接线简单，操作人员发生错误操作的可能性极小，因而接线简单也是评价主接线的条件之一。（2）缺点：可靠性和灵活性差。例如当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开所有回路的电源，造成对全部用户供电中断。但当某一出线发生故障或检修出线断路器时，可只中断对该出线上用户的供电，而不影响其他用户，所以仍具有一定的可靠性。（3）适用范围：这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。
2单母线分段接线的特点
（1）优点：①用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；②当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。（2）缺点：①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的问路都要在检修期间内停电；②当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；②扩建时密向两个方向均衡扩建。（3）适用范围：这种接线广泛用于中小容量发电厂和变电站6-10kV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整个
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母线系统可靠性受到限制，所以在重要负荷的出线回路较多，供电容量较大时，一般不予采用。
图4.1 单母线接线 图4.2 单母线分段接线
3双母线接线的特点
（1）优点：首先是供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条回路和与此隔离开关相连的该组母线，其它回路均可通过另外一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。例如：欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是：先合上母联断路器两例的隔离开关，再合母联断路器QF，向备用母线充电，这时，两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成转换后，再断开母联QF及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。其次是调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。通过倒闸操作可以组成各种运行方式。例如：当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线分段运行；当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用．全部进出
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线均接在运行母线上，即相当于单母线运行，两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。还有就是扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。最后就是便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开。（2）缺点：增加了电气设备的投资，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。当馈出线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。（3）适用范围：由于双母线接线有较高的可靠性，广泛用于出线带电抗器的6-10kV配电装置，35-60kV出线数超过8回，或连接电源较大，负荷较大时，110-220kV出线数为5回及以上时。
图4.3 双母线接线 图4.4 桥形接线（内桥）
4桥形接线
可分为内桥接线和外桥接线。内桥接线适用于供电线路长，线路故障几率多，负荷比较平稳，主变压器不经常切换退出工作的，没有穿越功率的终端降压变电所。外桥接线适用于供电线路短，线路故障几率小，工厂负荷变化大，变压器操作频繁，有穿越功率流经的中间变电所，采用外桥接线，工厂降压变电所运行方
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式的变化不影响公共电力系统的功率潮流。
旁路母线的设置原则：当110kV出线在6回及以上，220kV出线在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线，带有专用旁路断路器的接线，增加了投资然而对接于旁路母线的线路回数较多，且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。
4.3 大连老虎滩变电所主接线的设计
因为采用两台变压器，所以我拟定了三种主接线
1高压侧无母线，低压侧单母线分段：这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器装设互为备用的备用电源自动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断电（失压）而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动投入装置作用下自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时该变电所可供一二级负荷。（如图4.5）
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