基于∏接线路的电气主接线研究与探讨

穆建军

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 问题的提出

∏接线路即把原来的一条线路从中拆开，先进变电站或电站，然后通过变电站或电站的高压母线，接回到原来的线路，即在变电站或电站高压母线上有功率穿越。这种接线方式在向同一方向输电的梯级开发的水电站和110 kV及以下电网中应用较为广泛。其主要优点是缩短了总的输电线路的长度，节省了输电线路建设资金和周期，并减少了出线走廊，再次两端电源可以互为备用，提高了供电可靠性，同时电能也可直接从母线上穿越送出，降低了电能通过变压器时的损耗和线路上的损耗。但这种接线方式同时也存在着一定的不足，即当一回线路故障或出线断路器故障或检修时，只能一侧送电。对梯级开发的水电站而言，任何一个出线断路器或线路故障或检修，则意味着一个或全部电站的电能都不能送出，造成更大的经济损失。这种∏接线路的常用接法如图1所示。经笔者研究，找出一个既可保留∏接线路优点，又可以克服其不足的比较合理的接线方式，供各位同行探讨。

2 单母线外桥接线方式（或者称为单母线外接跨条方式）

图1 ∏接线路的常用接法

对∏接线路的变电站或电站来说，其规模一般为二进二出，即∏接线路的两条线路和与变压器连接的两个回路。通常采用较多的接线方式为外桥接线、单母线接线或单母线分段的接线方式，较早也有四角形或三角形的接线方式，这些接线方式中以单母线最为简单，应用也最为广泛，但它同样也有一定的局限性。基于此，有必要寻找一个既能充分发挥∏接线路的优点，又能克服上述对∏接线路所用接线方式不足的新接线方式。笔者提出了一个以单母线接线为基础的改进方案，即在∏接线路的单母线外侧增加一组断路器和隔离开关及电流互感器，连接于两条出线之间，形成新的接线方式，也可以只简单地增加两组隔离开关，其新的接线方式如图2所示。

图2 单母线外桥接线方式示意图

这两种接线方式由于其高压母线下还会连接有1～2台降压变压器（对变电所）或升压变压器（对发电厂），如果不加外桥断路器或外跨条，则就是一个典型的单母线接线方式；如果取掉母线和变压器高压侧断路器，则就是典型的外桥接线方式（对图2a来说）。这种新的接线方式实际上是两种接线方式的组合，既不同于单母线接线也不同与外桥接线方式，因此可分别称作单母线外桥接线方式（对图2a来说）或单母线外跨条接线方式（对图2b来说）。它集合了适合∏接线路的变电站或水电站主接线几种接线方式的优点，操作简单易行，节省投资，不适为一个好的接线方式。

3 运行方式的研究

每种主接线都有其特定的运行方式，改变其运行方式就有可能失去其主要优点，但一个好的接线方案则可以适合几种运行方式，而且要操作简单，安全可靠，因此有必要对此接线（图2）的运行方式进行研究讨论。

以∏接线路二进二出的单母线外桥接线为基础进行讨论其运行方式。如图3所示。假设A端为一座水电站，B端即∏接点为一座水电站，C端为接入的电力系统，L1和L2分别为A、B电站连接线路和与电力系统的连接线路。

图3 运行方式接线简图

当A、B、C均正常运行时，A站和B站的电能汇集于高压母线后再通过输电线路L2送入电力系统，此时外桥断路器或隔离开关断开运行；如果A站或B站不能正常发电，两站的厂用电系统电源可以互为备用。当B站与系统连接的线路断路器故障或检修时，合上外桥断路器，两站的电能均通过外桥开关送往系统；当B站与A站连接的线路断路器故障或检修时，合上外桥断路器或隔离开关，A站通过外桥断路器、B站通过与系统连接的断路器后汇集电能通过L2线路送入电力系统；如果B站的母线故障，则继电保护系统同时跳开连接于母线上的所有断路器后，再合上外桥断路器，A站的电能仍能正常送入电力系统。这样避免了由于B站母线故障或出线断路器故障或检修时电能不能送出的严重缺点，但B站与电力系统的连接线路L2故障时两站均不能送出电能的缺点无法克服，这也是适合∏接线路所有接线方式的缺点所在。当L1故障时仅影响A站的电能不能送出，但影响面较小。对于用隔离开关作为外跨条的接线方式只能在两端均无压或相同电压的情况进行投入，灵活性和自动化程度不如带断路器的单母线外桥接线方式。

如果B站仅接一回线（即连接1台变压器），则该接线就变为了变形的三角形接线方式，在布置时可按单母线外桥接线方式设计，便于今后扩建，对于变电站来说更需考虑今后扩建的可能性。

4 技术经济比较

4.1 技术比较

与此接线方式相近的、适用于∏接线路的接线方式有外桥接线带内跨条、单母线接线或单母线分段接线方式，下面将新的接线方式与主要适用的接线方式进行比较讨论：

与外桥接线带内跨条接线方式相比，其增加了两台断路器，占地面积和设备投资略有增加。但自动化程度较高，倒闸操作较少，克服了外桥接线在桥连断路器故障或检修时，电站保护系统不完善及解列运行的缺点。新接线方式的外桥断路器正常情况下是断开运行的，而外桥接线的桥连断路器是合上运行的。

与单母线和单母线分段接线相比，比单母线增加了一台断路器，与单母线分段接线的断路器数量相同，占地面积对单母线而言略有增加，与单母线分段相比是相同的，但新接线方式克服了出线断路器或分段断路器故障或检修时，一个电站或两个电站电能不能送出的缺点，且单母线分段接线需长期投入运行才能保证电能在母线上的穿越，而新接线的桥联断路器正常情况下不投入运行。

与四角形接线相比，其断路器增加一台，但四角形接每一回进出线都连接着2台断路器，每一台断路器又连着两个回路，变压器或线路故障或检修，均需跳开两台断路器，当一台断路器故障或检修时，四角形接线将解列运行；而新接线方式在线路或变压器故障只需跳各自回路的断路器即可，只有在外桥连断路器投运后段线路故障时才跳两台断路器，不存在解列运行的现象。因而四角形接线继电保护复杂，新的接线方式继电保护相对简单。

与三角形接线相比，当B站采用1台主变压器时，实际上就是变成了变异的三角形接线 （为了主变保护方便简单，主变高压侧带断路器），新接线方式与三角形接线不同的是，三角形接线在正常运行时全部断路器投入运行，任何一个断路器故障或检修都将解列运行，而新接线在正常运行时桥连断路器是不投入运行的，只在出线断路器和母线故障或检修时投入运行。

综上所述，新的接线方式具有它们共同的优点，特别适合于应用在具有∏接线路的水电站和变电站中的主接线，同时也克服了在∏接线路接线方式中采用其它接线方式所存在的不足和缺点。

虽然此种新的接线方式有相对较多的优点，但有存在着电力设备投资和土建投资相对增加（对个别接线方式而言），增加了设备连接点，等于增加了故障点等缺点。如果在设备选择上选择可靠性高，便于布置的电气设备，如pass mo等，这些缺点的影响将会相对较小。

4.2 经济比较

以110 kV电压等级为例，具有二进二出的∏接单母线与具有二进二出∏接单母线外桥接线方式比较，实际上增加了一个间隔的设备投资和土建工程量，对户外常规布置而言大约增加了50万元的费用；与外桥型接线相比，增加了两个间隔的费用大约为100万元；与四角形接线相比其费用相当。增加的费用仅相当与建设 （2~4）km 110 kV线路的费用。由于在∏接外侧设置了外桥断路器，在母线断路器故障或检修时不会影响正常供电，提高了供电的可靠性。以50 000 kW水电站为例，相当于在出线断路器故障或检修时间为（32~64）小时就可以收回全部投资，无疑具有巨大的经济效益，而且装机容量越大、电压等级越高，经济效益就越显著。

5 结语

通过上述对新接线运行方式的讨论和技术经济比较，不难看出单母线桥形接线方式（或者称为单母线外桥跨条方式），对∏接线路的变电所、水电站来说，具有与其它接线方式更为优越的特性，适合于较为重要的向同一方向输电的梯级开发水电站和变电所应用，其运行灵活可靠，继电保护简单，节省输电线路的投资，经济效益显著。对输电线路较短或不是很重要的项目，为节省投资，也可以取消外桥断路器只加装两组隔离开关即可，但自动化程度会有所降低。在实际应用中根据电站或变电所的实际情况经综合比较后合理采用。此种接线由于有较多的优点，如提高了供电可靠性，降低了总体造价，在电力系统和电站中将会有较大的应用空间。

1 DL/T5103-1999,35 kV~110 kV无人值班变电所设计规程 [S].北京：中国电力出版社.

2水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册，电气一次部分[M].北京：水利电力出版社，1989. （收稿日期：2010-02-11）