终端负荷变电站220 kV电气主接线方案研究

田燕山，刘海涛，郭宜果，兰 峰，张德坤

（国网山东省电力公司经济技术研究院，济南 250021）

终端负荷变电站220 kV电气主接线方案研究

田燕山，刘海涛，郭宜果，兰 峰，张德坤

（国网山东省电力公司经济技术研究院，济南 250021）

针对一座终端负荷变电站220 kV侧电气主接线，提出环形主接线方案。重点分析环形接线在该站应用的可行性，从可靠性、灵活性和经济性3个方面分别与双母线接线、单母分段接线和单母三分段接线比较。通过综合比选，推荐220 kV侧电气主接线采用环形接线方案。

电气主接线；变电站；环形接线；可靠性；灵活性；经济性

0 引言

电气主接线是构成电力系统的重要环节，也是变电站电气设计的核心部分。主接线方案决定了电气设备选择、配电装置布置、继电保护方式等多个方面，并且与电力系统运行可靠性、灵活性、经济性密切相关［1］。因此，选择正确、合理的主接线方案，在电气设计中非常重要。电气主接线的选择应考虑该变电站在电力系统中的地位、规划容量、负荷性质、变压器连接元件数量等条件，根据供电可靠，运行和扩建灵活性，经济效益等方面的要求确定。

以方平220 kV变电站为依托，针对220 kV侧电气主接线进行研究，提出多种接线方案，通过综合比选，选择最优的主接线方案。

1 主接线备选方案

方平220 kV变电站的建设是为商丘商务中心区提供110 kV变电站电源接入点，进一步改善和加强市区110 kV电网的网络结构。根据电网规划，该站位于商丘电网的中环，主要功能是满足商务中心区的供电、承担负荷接带任务，220 kV线路间的穿越功率不大，接入系统如图1所示。

图1 接入系统示意

该站220 kV远景架空出线4回；本期架空出线2回，分别接至500 kV庄周变电站、220 kV华源变电站。220 kV侧采用双母线接线，本期建设庄周、华源间隔及1号主变间隔，建设规模如表1所示。

表1 本期与远期建设规模

据规程规定：“220 kV变电站中的220 kV配电装置，当在系统中居重要地位、出线回路数为4回及以上时，宜采用双母线接线；一般性质的220 kV变电站的220 kV配电装置，出线回路数在4回及以下时，可采用其他简单的主接线［2］。”

该站位于某三线城市电网中环的中心，主要承担负荷接带任务，属一般性质变电站。根据规程要求，可对主接线进行适当简化。该站远景规模为4线3变，采用双母线接线时，正常运行方式相当于单母线分段接线，3台主变压器无法均衡的布置在两条母线上，在母联断路器中易出现较大的穿越功率，对主接线可靠性产生一定的影响。

针对220 kV主接线提出环形接线、单母线分段接线、单母线三分段接线3种其他接线形式，与提出的双母线接线进行对比。

1.1 双母线接线方案

方平站220 kV本期及远景均采用双母接线。本期建设2段母线、2个出线间隔、1个变压器进线间隔、2个母设间隔、1个母联间隔；预留2个出线间隔、2个变压器进线间隔。接线布置如图2所示。

图2 220 kV双母线接线

1.2 环形接线方案

本期建设1段环形母线、2个出线间隔、1个变压器进线间隔；预留1段扩大环形母线、2个出线间隔、2个变压器进线间隔。接线布置如图3所示。

图3 环形接线

1.3 单母线分段接线方案

本期建设1段母线、2个出线间隔、1个变压器进线间隔、1个母设间隔；预留2个出线间隔、2个变压器进线间隔、1个母设间隔、1个母联间隔。接线布置如图4所示。

图4 单母分段接线

1.4 单母三分段接线方案

本期建设2段母线、2个出线间隔、1个变压器进线间隔、2个母设间隔、1个母联间隔；预留1段母线、2个出线间隔、2个变压器进线间隔、1个母设间隔、1个母联间隔。接线布置如图5所示。

图5 单母三分段接线

2 可靠性分析

采用厂站电气主接线软件SSRE－TH对主接线的可靠性进行定量计算，该计算软件认可度高，曾应用于苏州特高压1 000 kV变电站、西北电网750 kV兰州站、官亭变电所等工程［3］。

2.1 本期可靠性计算

按照可靠性参数对220 kV主接线进行计算，得到的4种方案的连续性、充裕度、安全性指标，如表2所示。

表2 220 kV系统全站停运可靠性指标（本期）

比较220 kV双母线接线、环形接线、单母分段和单母三分段4种接线方式下的本期可靠性指标及计算结果，可得出环形接线各项指标均优于其他方案。

2.2 远期可靠性计算

按照可靠性参数对220 kV主接线进行计算，得到4种方案的连续性、充裕度、安全性指标，如表3所示。

表3 220 kV系统全站停运可靠性指标（远期）

比较220 kV双母线接线、环形接线、单母分段和单母三分段4种接线方式下的远期可靠性指标及计算结果，环形接线和单母三分段方案各项指标相当，均优于其他2种方案。

根据上述定量分析，本期环形接线方案可靠性优势更为突出，远期环形接线可靠性与单母三分段方案可靠性相当。

3 灵活性分析

本站220 kV采用GIS设备，考虑到220 kV电压等级作为地区电网的骨干网络，对调度灵活性和扩建便利性要求均很高，对4个方案的灵活性特点进行分析。

双母线接线各个电压和各个回路负荷可以任意分配到某一条母线上，能灵活适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，双母线接线具有很高的调度灵活性；该站220 kV远景规模为4线3变，向双母线的左右任何一个方向扩建，采用双母线接线时，正常运行方式相当于单母线分段接线，3台主变无法均衡的布置在两段母线上，在母联断路器中出现较大的穿越功率；此外，扩建完成后，要进行耐压试验时，仅靠打开停运母线侧隔离开关与停运母线隔离，安全性不高，需短时停运另一段母线，待耐压试验完成之后全站方可恢复送电［4］。

环形接线没有汇流母线，在接线的任一段上发生故障时，只需要切除该段与其相连接的元件，对系统运行的影响较小；母线成闭合环形，在闭环运行时，每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需要中断供电，也不需要旁路设施，隔离开关只作为检修时隔离之用，可减少误操作的可能性；扩建时不影响原有回路的正常运行，待后期设备上完后，将原回路解环并形成大环，此过程不影响其他线路正常运行，便于扩建［5］。

单母线分段和单母三分段接线，重要用户需双回路接于不同母线段，方可保证不间断供电；当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，造成该段单回路供电的用户停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越，导致扩建便利性差。

综上，环形接线在正常运行和远景扩建方面具有较好的灵活性。

4 经济性分析

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下要做到经济合理，主要考虑设备投资和占地面积两个方面。目前220 kV大都采用GIS设备，较AIS相比已大幅度缩小了配电装置室的面积。从远期设备投资方面进行分析，将4种备选方案中断路器、隔离开关、母线设备和接地开关远期数量及投资进行比较，如表4所示。

表4 4种220 kV备选方案设备投资比较

可知，远期环形接线设备投资金额为884.80万元，较双母线接线（可研方案）节约128.1万元，较单母三分段接线节约143.9万元，较单线母线分段接线节约16.09万元。4种方案远期投资金额从低到高的排序依次为：环形接线、单母分段、双母线、单母三分段接线。

5 结语

对一座终端负荷220 kV变电站主接线形式进行讨论，针对220 kV电气主接线的可研方案双母线接线，提出3种其他接线方案：环形接线、单母线分段接线、单母线三分段接线。重点从可靠性、灵活性、经济性角度对220 kV电气主接线方案进行分析后得出：环形接线方式的可靠性最高，灵活性的优势也很明显，远期设备投资最少。综合分析后，推荐该终端负荷变电站220 kV主接线采用环形接线方式。

［1］邓鹏．某火电厂500 kV电气主接线方案比选［J］．科技传播，2013（13）：158-160．

［2］DL／T 5218—2012 220～750 kV变电所设计技术规程［S］．

［3］王昊，王展，陈斌．苏州1 000 kV特高压变电站500 kV电气主接线方案技术经济分析［J］．电力建设，2013，34（4）：43-46．

［4］徐华容，张宝平．一个半断路器与双母线接线的特点及比较［J］．内蒙古石油化工，2012（11）：66-67．

［5］弋东方，钟大文．电力工程电气设计手册［M］．北京：中国电力出版社，1989.

Electrical Main Wiring Scheme of the 220 kV Side for the Terminal Substation

TIAN Yanshan，LIU Haitao，GUO Yiguo，LAN Feng，ZHANG Dekun
（Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250021，China）

A circular wiring scheme is presented for the 220 kV terminal substation.The feasibility of the application of circular wiring in the substation is analyzed.The circular wiring is compared with the double bus wiring，single bus wiring and single bus three segmented wiring from aspects of the reliability，flexibility，and economy.Through the comparison and selection of schemes，the circular wiring scheme is recommended to 220 kV side.

electrical main wiring；substations；circular wiring；reliability；flexibility；economy

TM732

：A

：1007－9904（2017）04－0047－04

2016-12-17

田燕山（1988），男，主要从事电力设备状态检测与诊断、电力系统设计工作。