电气主接线各种连接方式优缺点与实际应用

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摘 要:结合自身工作经验,通过大量文献资料分析了电气主接线各种连接方式优缺点,总结了电气主接线8种接线方式的设计要求和应用原则,并通过案例进行了论证｡

关键词:电气主接线;连接方式;优缺点;分析;实际;应用

电气主接线主要是指在发电厂､变电所､电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的､表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路｡电路中的高压电气设备包括发电机､变压器､母线､断路器､隔离刀闸､线路等｡它们的连接方式对供电可靠性､运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用｡一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图｡在绘制主接线全图时,将互感器､避雷器､电容器､中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称高频阻波器)等也表示出来｡

1 电气主接线接线要求

对一个电厂而言,电气主接线在电厂设计时就根据机组容量､电厂规模及电厂在电力系统中的地位等,从供电的可靠性､运行的灵活性和方便性､经济性､发展和扩建的可能性等方面,经综合比较后确定｡它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况｡电气主接线又称电气一次接线图｡

电气主接线应满足以下几点要求:

(1)运行的可靠性:主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电｡

(2)运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电｡在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线｡

(3)主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,做到经济合理,尽量减少占地面积,节省投资｡

2 电气主接线常见8种接线方式优缺点分析

2.1 线路变压器组接线

线路变压器组接线就是线路和变压器直接相连,是一种最简单的接线方式｡线路变压器组接线的优点是断路器少,接线简单,造价省｡相应220kV采用线路变压器组,110kV宜采用单母分段接线,正常分段断路器打开运行,对限制短路电流效果显著,较适合于110kV开环运行的网架｡但其可靠性相对较差,线路故障检修停运时,变压器将被迫停运,对变电所的供电负荷影响较大｡其较适合用于正常二运一备的城区中心变电所,如上海中心城区就有采用｡

2.2 桥形接线

桥形接线采用4个回路3台断路器和6个隔离开关,是接线中断路器数量较少､也是投资较省的一种接线方式｡根据桥形断路器的位置又可分为内桥和外桥两种接线｡由于变压器的可靠性远大于线路,因此中应用较多的为内桥接线｡若为了在检修断路器时不影响和变压器的正常运行,有时在桥形外附设一组隔离开关,这就成了长期开环运行的四边形接线｡

2.3 多角形接线

多角形接线就是将断路器和隔离开关相互连接,且每一台断路器两侧都有隔离开关,由隔离开关之间送出回路｡多角形接线所用设备少,投资省,运行的灵活性和可靠性较好｡正常情况下为双重连接,任何一台断路器检修都不影响送电,由于没有母线,在连接的任一部分故障时,对电网的运行影响都较小｡其最主要的缺点是回路数受到限制,因为当环形接线中有一台断路器检修时就要开环运行,此时当其它回路发生故障就要造成两个回路停电,扩大了故障停电范围,且开环运行的时间愈长,这一缺点就愈大｡环中的断路器数量越多,开环检修的机会就越大,所一般只采四角(边)形接线和五角形接线,同时为了可靠性,线路和变压器采用对角连接原则｡四边形的保护接线比较复杂,一､二次回路倒换操作较多｡

2.4 单母线分段接线

单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段,它的优点是接线简单,投资省,操作方便;缺点是母线故障或检修时要造成部分回路停电｡

2.5 双母线接线

双母线接线就是将工作线､电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组(一次/二次)母线上,且两组母线都是工作线,而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行｡

与单母线相比,它的优点是供电可靠性大,可以轮流检修母线而不使供电中断,当一组母线故障时,只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线,就可迅速恢复供电,另外还具有调度､扩建､检修方便的优点;其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关,使配电装置的构架及占地面积､投资费用都相应增加;同时由于配电装置的复杂,在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作,且不宜实现自动化;尤其当母线故障时,须短时切除较多的电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的｡

2.6 双母线带旁路接线

双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上,增设旁路母线｡其特点是具有双母线接线的优点,当线路(主变压器)断路器检修时,仍有继续供电,但旁路的倒换操作比较复杂,增加了误操作的机会,也使保护及自动化系统复杂化,投资费用较大,一般为了节省断路器及设备间隔,当出线达到5个回路以上时,才增设专用的旁路断路器,出线少于5个回路时,则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式｡

2.7 双母线分段带旁路接线

双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的基础上,在母线上增设分段断路器,它具有双母线带旁路的优点,但投资费用较大,占用设备间隔较多,一般采用此种接线的原则为:

(1)当设备连接的进出线总数为12～16回时,在一组母线上设置分段断路器;

(2)当设备连接的进出线总数为17回及以上时,在两组母线上设置分段断器｡

2.8 3/2(4/3)断路器接线

3/2(4/3)断路器接线就是在每3(4)个断路器中间送出2(3)回回路,一般只用于500kV(或重要220kV)电网的母线主接线｡它的主要优点是:

(1)运行调度灵活,正常时两条母线和全部断路器运行,成多路环状供电;

(2)检修时操作方便,当一组母线停支时,回路不需要切换,任一台断路器检修,各回路仍按原接线方式霆,不需切换;

(3)运行可靠,每一回路由两台断路器供电,母线发生故障时,任何回路都不停电｡

2/3(4/3)断路器接线的缺点是使用设备较多,特别是断路器和电流互感器,投资费用大,保护接线复杂｡

3 案例分析:10kV终端变电所主接线模式分析

终端变电所又称受端变电所,这类变电所接近负荷中心,电能通过它分配给用户或下级配电所｡在确保供电可靠性的前提下,变电所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｡变电所主接线方式应根据负荷性质､变压器负载率､电气设备特点及上级电网强弱等因素确定｡一般终端变电所高压侧主接线形式选用线路-变压器组接线和内桥接线｡

3.1 线路-变压器组接线

线路-变压器组接线是最简单主接线方式｡高压配电装置只配置2个设备单元,接线简单清晰,占地面积小,送电线路故障时由送电端变电所出线断路器跳闸｡在正常运行方式下,L1､L2线路各带一台主变,系统接线简单,运行可靠､经济,有利于变电所实现自动化､无人化｡如主变容量满足低负载率标准(2台主变负载率取0.5～0.65),系统发生故障时,恢复供电操作十分方便｡当1台主变或一条线路故障退出运行,只需在变电所低压侧作转移负荷操作,就能确保100%负荷正常用电,对相邻变电所无影响｡如主变容量按高负载率配置(2台主变负载率高于0.65),主变或线路发生故障时,需要通过相邻变电所联络线来转移部份负荷,实现相互支援｡因此,对于地方电网中110kV终端变电所,如主变容量满足N-1要求,即主变容量满足低负载率标准,首先应推荐采用线路-变压器组接线方式｡

3.2 内桥接线

内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式(见图2)｡其高压侧断路器数量较少,线路故障操作简单､方便,系统接线清晰｡在正常运行方式下,桥断路器打开,类似于线路-变压器组接线,L1､L2线路各带1台主变｡因内桥接线线路侧装有断路器,线路的投入和切除十分方便｡当送电线路发生故障时,只需断开故障线路的断路器,不影响其它回路正常运行｡但变压器故障时,则与其连接的两台断路器都要断开,从而影响了一回未故障线路的正常运行｡随着主变制造工艺和质量的迅速提高,现在各厂家生产的主变大都为免维护式｡因主变压器运行可靠性较高,其故障率一般小于1.5次/百台?年,而且主变也不需要经常切换,而送电线路故障率高达0.36次/百km?年｡因此,对于地方电网中110kV终端变电所,如主变容量不能满足N-1 要求,采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性｡

参考文献

[1]李义山.变配电实用技术[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2]居荣.供配电技术[M].北京:化学工业出版社,2005.