110KV 降压变电站电器部分设计(2)

2.3 变电所主接线的选择

变电所电气主接线是指变电所的主变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成 输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定， 对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、 继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。

2.3.1、主接线的设计原则：

1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。 2、考虑近期和远期的发展规模。

3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。 4、考虑主变台数对主接线的影响。

5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。

2.3.2 主接线设计的基本要求：

1、可靠性。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性

的客观标准是运行实践。评价主接线可靠性的标志是： a、断路器检修时是否影响供电；

b、线路、断路器、母线故障和检修时，停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电； c、变电所全部停电的可能性； d、有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。

2、灵活性。

a、调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故运

行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求；

b、检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响

对用户的供电；

c、扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备的改造

量最小。

3、经济性：投资省、占地面积小、能量损失小。

2.3.3、6~220kV 高压配电装置的接线分为：

1、 有汇流母线的接线。单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路 隔离开关等。

2、 无汇流母线的接线。变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6~220kV 高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和出

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线回路数的多少，有一个__________大致的适用范围。

2.3.4、基本接线型式

单母线接线 （Ⅰ）优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

（Ⅱ）缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电 装置停电。单母线可用隔离开关分段。但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用 隔离开关将故障的母线段分开后，方能恢复非故障段的供电。（Ⅲ）适用范围：6～10KV 配电

装置出线回路数不超过5 回；35～63KV 配电装置出线回路数不超过3 回；110～220KV配电装

置的出线回路数不超过两回。

单母线分段接线（Ⅰ）优点：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；当一段母线发生故障，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母 线不间断供电和不使重要用户停电 。（Ⅱ）缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，

该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩 建时需两个方向均衡扩建；（Ⅲ）适用范围：6～10KV 配电装置出线回路数为6 回及以上时； 35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时；110～220KV配电装置的出线回路数为3～4回时。 双母线接线：双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平 均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求一般某一回路固定与某一组母线连接，以固 定的方式运行。

（Ⅰ）优点：1、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，只停该 回路。2﹑调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系

统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3﹑扩建方便。向左右任何一个方向扩建，均不影

响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4﹑便于试验。当个别回路需

要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

（Ⅱ）缺点：1﹑增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。2﹑当母线故障或 检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，须在隔离开 关和断路器之间装设连锁装置。3﹑适用范围。当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越

功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电， 系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用。6～10kv 配电装置，当短路电流较大，出 线需要带电带电抗器时；35～63kv 配电装置，当出线回路数超过8 回时，或连接的电源较多，

负荷较大时；110～220kv 配电装置，出线回路数为5 回及级以上时。

双母线分段接线：当220kv 进出线回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是1﹑当进出 线回路数为10～14 回时，在一组母线上用断路器分段；2﹑当进出线回路数为15 回及以上

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时，

两组母线均用断路器分段；3﹑在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器；4﹑为 了限制220kv 母线短路电流或系统解裂运行的要求，可根据需要将母线分段；

变压器-线路单元接线：1﹑优点：接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。2﹑缺点： 线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运3 适用范围：只有一台变压 器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。 桥形接线：两回变压器-线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥两种接线，是长

期开环运行的四角形接线

（一）内桥形接线1﹑优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器；2﹑缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时

停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运， 为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条 上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条；3﹑适用范围：适用于较小容

量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

（二）外桥形接线1﹑优点：同内桥形接线；2﹑缺点:线路的切除和投入较复杂，需动作两 台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧 断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥联 断路器检修时，也可利用此跨条；3﹑适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变

压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外 桥形接线；

（7）3～5 角形接线：多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。 为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用2～5 角形 为宜。并且变压器与出线回路一对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电 厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有 的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。

2.3.5 主接线初步设计方案

综上所述，下面有两个技术合理的方案供比较选择： 主接线方案比较一览

单母线分段接线 双母线接线

可靠性

一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段 上引接。 出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站 不利。

灵活性

母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会 发生误操作。1.各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，2.能灵活的适应系 统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。3. 当母线故障或检修时，4. 隔离开关作为

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倒换操作电器，5.容易误操作。

经济性

当进出线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。 总结：对比两种接线方式，从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为 单母线分段接线方式较适合本设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。

2.4 变电所的所用电接线的设计

2.4.1 变电站自用电：

给变电站内部各用电负荷供电的电源系统。通常由自用电变压器及其高压侧的电气设备、高 压导线、低压自用电配电屏，低压配电线等组成。自用电负荷一般包括：主变压器冷却系统 的负荷，深井泵和消防水泵负荷，照明及动力负荷，断路器和隔离开关操动机构的负荷，电 焊及动力检修负荷，同步调相机的动力负荷。给自用电系统供电的电源，包括工作电源和备用电源。对220kV 及以下变电站，通常都具有两台主变压器，变电站自用电系统需要的两个独立工作

电源，分别从两台主变压器第三绕组引接，一般不再单独设置备用电源，而是利用两个工作 电源互为备用。

2.4.2 所用负荷统计表

序号 名称 额定容量（kW） 负荷类型 1 通信 4 经常、连续

2 #1，#2 主变压器冷却装置 4.4 经常、连续 3 110kV 操动机构 1.5 断续、短时 4 35 kV 操动机构 0.825 断续、短时 5 10 kV 操动机构 0.825 断续、短时 6 充电整流器 7.5 经常、连续 7 监控电源 1 经常、连续 8 保护电源 1 经常、连续 9 动力电源 15 不经常、断续 10 预留暖通电源 5 经常、连续 11 二次设备室通风 2.46 经常、连续 小计 动力负荷P1 43.51

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1 110kV 加热 1.5 经常、连续 2 35 kV 加热 0.9 经常、连续 3 10 kV 加热 1.7 经常、连续 小计 加热负荷P2 4.1

1 35 kV 配电装置室照明 4 短时、连续 2 10 kV 配电装置室照明 4 短时、连续 3 屋外配电装置室照明 6 短时、连续 4 二次设备室照明 3 短时、连续 小计 照明负荷P3 17

2.4.3 自用电变压器选择：

需要考虑的内容：1、台数；2、容量；3、阻抗；4、损耗；5、高压和低压侧额定电压。 台数及容量：220kV 及以下变电所的自用电变压器台数等于工作电源的数量，一般为两台。 每台自用电变压器的容量按全变电所负荷再加一台调相机的负荷来选择。

阻抗：220kV及以下变电所的自用电变压器的阻抗一般按正常值选择，即阻抗百分数为6%~8%。 损耗：自用电变压器要求尽量采用低损耗的节能型变压器。220kV 及以下变电所，选用正常 阻抗或低阻抗自用电变压器。

高压侧调压方式：取决于对主变压器第三绕组电压质量的要求。当主变压器第三绕组只有自 用电变压器和低压出线，没有其它干扰源时，电压波动能够在允许范围之内，此时自用电变 压器高压侧无载调压装置共有+5%、+2.5%、0、-2.5%、-5%五级电压抽头。当主变压器第三绕

组除了自用电变压器、低压出线以外，还有同步调相机时，调相机在启动过程中电压波动较 大。为了保证自用电低压侧母线的电压质量，则要求自用电变压器高压侧设置4×2.5%有载 调压装置。共有九级电压抽头，其调压范围大，并具有带负荷调节电压的功能。

高低压侧额定电压：自用电变压器高压侧直接从主变压器第三绕组引接，因此它的高压侧电 压等于主变压器第三绕组的电压。自用电变压器低压侧的电压在中国均采用380V，是带一条 中性线的三相四线制系统。

所选的自用电变压器的型号为S9-80/10.

2.4.4 自用电高、低压侧电气设备：

自用电高压侧一般都采用10~35kV 户内高压电气设备，目前都选用高压成套开关柜。220kV 及以下变电所用电高压侧的短路电流水平一般均小于10~35kV 户内断路器的额定最大开断

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