关于电气主接线在变压器系统中设计研究

摘要：为保证地理系统整体的正常运行，要求电气接线设计的必须做到合理科学标准规范，同时电气主接线设计的是否合理也关系着发电厂、变电所运行的可靠性与灵活性，另外对经济性也有很大的影响。因此本文就对某一火电厂部分电气主接线设计实例进行简要分析，仅供参考。

关键词：主接线设计；变压器；设计

Abstract: in order to ensure the normal operation of the whole geographical system, requirements for electrical wiring design must be scientific and reasonable standard, at the same time, the main electrical wiring design is reasonable or not affects the reliability and flexibility of power plant, substation, and also have a great impact on the economy. So this paper design instance of part of the main electrical wiring in a thermal power plant is analyzed briefly, for reference only.

Keywords: main wiring design; transformer; design

中图分类号： TM41 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013

本文重点对火电厂变压器系统设计中的电气主接线设计进行分析。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性，电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。大型火电厂的一次部分设计,主要包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；厂用电主接线的部分设计；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验等。

主接线设计性能分析

电气主接线又称为电气一次接线，是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电所高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系[1]。所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。

概括地说包括以下三个方面：

1.可靠性

主接线的研究过程中应广泛参考国内外长期运行的的可靠性的定性分析，主接线可靠性的具体要求主要是在断路检修过程中，不影响整个系统的供电。其中，主接线可靠性主要包括一次部分和相应组成的二次部分的在正常运营中可靠性的综合表现，因此，早检修时应尽量减少停运的回路数与停运时间。

2.灵活性

在调度或者检修扩建过程中主接线的灵活性要求非常严格。在调度时，灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，是满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度的基本要求；在检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。

经济性

经济性的存在在于设备配置是要力求简单，节省投资，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；将继电保护和二次回路的安排简单化，以节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失。

二、电气主接线工程实例资料分析

1）总装机容量为2400MW，占系统总容量的20%，对于总装机容量超过系统总装机容量为2400MW，占系统总容量的20%，对于总装机容量超过系统总容量的15%时，该电厂在系统中的地位和作用至关重要。单机容量的选择不宜大于系统总容量的

10%，以保证在该机检修或事故情况下系统供电的可靠性，另外，为使生产管理及运行、检修方便，一个发电厂内单机容量以不超过两种为宜，台数不超过6 台为宜，且同容量的机组应尽量选用同一型式，所以，选取凝汽式300MW 和600MW 发电机组符合要求。

2）运行方式及年最大负荷利用小时数直接影响主接线的设计。该厂年最大负荷利用小时数为6500h，且单机容量在200MW以上，其主接线应务必保证供电可靠性为主进行选择。其次，考虑其远景（5～10 年）的发展规划，主接线设计应考虑方便扩建。

三、电气主接线设计方案选择分析

根据对原始资料的分析，由于该区域的负荷属于重要负荷，在系统中占据重要位置，所以在设计电气主接线时主要以可靠性考虑较多，首先对火电厂的电气主接线综合设计了2 种电气主接线方案，综合考虑各方面因素，最后从这2 种方案中筛选一种较优的方案。

方案1 如图2-1 所示：

图2-1电气主接线方案1

所设计的方案一的220kV 系统采用双母三分段接线方式，母线上都有单独的母联断路器和分段断路器，500kV 采用一台半断路器接线方式。其中将四台300MW 的发电机组接于220kV 的系统中，两台600MW 的发电机组接于500kV 的系统中。从

220kV 母线上引出高压厂用工作变压器和启动备用变压器，并且将220kV 系统与500kV 系统用联络变压器连接，其联络变压器低压侧供电给厂用的35kV 母线上，同时引出两台启动备用变压器供厂用电部分。

方案2 如图2-2 所示：

图2-2..电气主接线设计方案2

所设计的方案2，其220kV 系统采用双母三分段带旁路母线接线方式，每段母线上都有单独的母联断路器、分段断路器以及旁路断路器，在主变压器进线回路也接入旁路母线，500kV 采用一台半断路器接线方式。其中将四台300MW 的发电机组接于220kV 的系统中，两台600MW 的发电机组接于500kV 的系统中。从220kV 母线上引出高压厂用工作变压器和启动备用变压器，并且将220kV 系统与500kV 系统用联络变压器连接，其联络变压器低压侧供电给厂用的35kV 母线上，同时引出两台启动备用变压器供厂用电部分。

针对上述的2 种方案，都采用了发电机—双绕组变压器单元接线，这是大型机组广为采用的接线形式。为了避免额定电流或短路电流过大，而且选择出口断路器时受到制造条件或价格发电机出口不装设断路器。

两种方案220kV 系统都采用了双母线接线方式，不同的是，

方案1 采用的是双母三分段接线方式，方案2 采用双母三分段带旁路母线接线方式。双母线接线方式有提高了供电的可靠性，运行方式灵活，扩建方便，可向母线任一端扩建等优点。其中双母带旁路母线接线方式在一般双母线的基础上增设了旁路母线及旁路断路器，这种接线运行操作方便，不影响双母线的运行方式。当任一段母线检修或故障时，提高了供电的可靠性，但多用一组旁路母线、一台旁路断路器和多台旁路隔离开关，增加投资和占地面积，且旁路断路器的继电保护整定复杂。双母三分段接线方式将一般双母线中的一组母线分为两段，此种接线有两种运行方式：

（1）上面的母线作为备用，下面的两段分别经一台母联断路器与备用母线相连。正常运行时，电源、线路分别接于两个分段上，分段断路器合上，两台母联断路器均断开，.相当于分段单母线运行。这种方式又称为工作母线分段的双母线接线，具有分段单母线和一般双母线的特点，而且有更高的可靠性和灵活性。

（2）上面一组母线作为一个工作段电源和负荷均分在三个分段上运行，母联断路器和分段断路器均合上，这种方式在一段母线故障时，停电范围均为1/3。而方案2 中综合了方案1 双母三分段接线，采用了双母三分段带旁路母线接线方式，在主变压器进线回路也接入旁路母线，其中装设了两台母联断路器、旁路

断路器及一台分段断路器。此种方案要求220kV 配电装置的进出线回路数为10～14 回时，采用双母三分段带旁路母线，所以上述方案2 的设计也符合设计要求。其供电的可靠性较前一种方案更高，但是其占地面积和投资更大，继电保护整定更加复杂。由于对供电可靠性的要求，不允许停电检修断路器，所以以上两种方案都适用于110kV～220kV 系统，但是如果同时有两段以上的母线故障或检修，方案1 的供电可靠性就低于方案2。考虑到未来5～10 年的扩建要求，2 个方案都具有可扩建性，相对于方案2 来说，其供电的灵活性和可扩建性更高。

结论：

综合考虑，因为其电厂在系统中的地位重要、主要承担基本负荷、负荷曲线平稳、设备利用小时数高、发展可能性大，因此对于主接线要求较高。所以采用方案2 的设计，不设发电机电压母线，发电机与主变压器采用简单可靠的单元接线方式，发电机出口至主变压器低压侧之间采用封闭母线，所以对于220kV 系统，采用双母线三分段带旁路母线接线方式，对于500kV 电压等级采用一台半断路器接线方式。

参考文献：

[1]郭永基.加强电力系统可靠性的研究好应用--北美东部大停电的思考[J];电力系统自动化;2003年19期

[2]李哲,鲁宗相,刘井泉等.基于GO 法的核电厂电气主接线系统可靠性分析[J].核动力工程,2010,31(3):69-73,77.

[3]齐桢桢.浅谈变电站电气主接线设计[J].科海故事博览·科教创新,2012,(12):170.