按3台主变压器设置的城市110kV GIS枢纽变电站电气主接线形式研究

乃０∞　弋０了∞》３∞～＜∽～∞　研　究　与　分　析　按３台主变压器设置的城市１　１０　ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站　电气主接线形式研究　李复明ｔ，王　晖ｚ，杨　柳　，姚金雄　（１．陕西电力科学研究院。陕西西安７１００５４；２．宝鸡供电局，陕西宝鸡７２１００４；　３．汉中供电局．陕西汉中７２３０００；４．陕西省电力设计院陕西西安７１００５４）　摘要：针对目前变电站典型设计推荐的电气主接线形式存在的问题，借鉴先进城市电网发展新理念，从技术性和经　济性两方面比较了按３台主变压器设置的１１０ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站电气主接线形式和１０　ｋｖ电气主接线形式，并以陕西　电网典型的１１０　ｋＶＴ２环网结构为例说明１１０　ｋＶ电气主接线采用单母线分段３台主变压器４台断路器接线的应用。　关键词：ｌ１０　ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站；３台主变压器；电气主接线；形式；研究　中图分类号：ＴＭ６４５．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３—７５９８（２００８）１１－００４２—０５　（１）方案１。采用单母线分段３台主变压器断路　０　引言　随着我国社会经济高速发展，城市电网也进入　一器接线＿１ｌ，１、２号主变压器接人Ｉ段母线，３号主变压器　接人ＩＩ段母线，其接线见图１。　第　３６　个快速建设期。为适应陕两电网高电力负荷密度　区域经济和社会发展的需求，提高输变电设施资源　Ⅱ母　卷　利用率，陕西电网中的１　１０　ｋＶ枢纽变电站，特别是按　３台主变压器设置的ｌ１０　ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站得到快　速发展。按３台主变压器设置的１　１０　ｋＶ　ＧＩＳ变电站是　陕两电网近几年才出现的变电站形式，它具有供电　第　１１　期　可靠性高、扩建便捷、适应性强等一系列优点，而变　图１　１　１０　ｋＶ电气主接线方案１接线图　电站典型设计推荐的电气主接线形式存在供电可靠　（２）方案２。采用单母线分段４台主变压器断路　器接线．１号主变压器接人Ｉ段母线，３号主变压器接人　ＩＩ段母线，２号主变压器通过２台断路器分别接人Ｉ、ＩＩ段　母线：２号主变压器进线设置备自投装置，接线见图２。　囝　性差、变电资源利用率低、投资效益相对较低及无法　满足负荷的最终发展需要等问题。因此，及时研究及　规范按３台主变压器设置的１１０　ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站　电气主接线形式具有十分重要的意义。　１　按３台主变压器设置的１　１　０　ｋＶ　ＧＩＳ变　电站电气主接线形式选择　１．１　１　１０　ｋＶ电气主接线形式方案　１．１．１　具有可比性的５种方案　Ｉ母　Ⅱ母　由于带母线的电气主接线已具备转供负荷的　条件，且母线故障对进出线和主变压器供电可靠性　影响不同，本文仅针对不同的１１０　ｋＶ电气主接线形　式，分析比较母线发生故障对变电站的供电可靠性　及变　器容量利用率的影响。有５种可比性方案　图２　１　１０　ｋＶ电气主接线方案２接线图　（３）方案３。采用单母线３分段接线，３台主变压器　分别接人Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ段母线，接线见图３。　（４）方案４。采用双母线接线ｌ　２ｌ，３台主变压器同　时接入Ｉ、ＩＩ段母线．接线见图４　（５）方案５。采用单母线分段４组主变压器进线　（假设１　１０　ｋＶ进出线均为４回、主变压器容量均为　５０　ＭＶ・Ａ）　收稿日期：２００８　１０—０６　作者简介：李复明（１９６３一），男，陕西礼泉人　高级１二程师，从事电力系统规划方面的１二作。　隔离开关接线，ｌ号主变压器接入Ｉ段母线．３号主变　压器接人ＩＩ段母线，２号主变压器通过２组隔离开关　主变压器的运行受到影响时。即使考虑主变压器低　压侧转供１．３倍主变压器过负荷，也存在较大限负荷　分别接人Ｉ、ＩＩ段母线，接线见图５。　Ⅲ母　图３　１　１　０　ｋＶ电气主接线方案３接线圈　图４　１　１０　ｋＶ电气主接线方案４接线图　ｌ母　ｌｌ母　图５　１　１０　ｋＶ电气王接线万粟５接线圈　１．１．２技术经济比较　１．１．２．１技术比较　（１）调度灵活性分析。方案１的１、２号主变压器　接人Ｉ段母线，方案２、５的２号主变压器可以在Ｉ、ＩＩ段　母线问自由切换，方案３的３台主变压器分别接入Ｉ、　ＩＩ、ＩＩＩ段母线，方案４的３台主变压器均可以在Ｉ、ＩＩ段　母线问自由切换。可见，方案４的调度灵活性最高，　其次为方案２、３、５。　ｆ２）母线故障对主变压器供电的影响分析。不　同的１１０　ｋＶ电气主接线形式、母线故障对主变压器　的影响效果不同。对于主变压器而言，接人母线相　当于单电源出线，母线故障可能直接导致该段母线　上主变压器的停运　另外ＣＩｓ站电气母线故障几率　较小，但故障情况下故障判别、隔离、处理８ＭＸｑＡ￣Ｓ站　时间较长．很有必要研究不同电气主接线在母线故　障情况下对供电可靠性的影响。　方案１：当２台主变压器所联母线发生故障，２台　问题，供电可靠性差。要满足供电可靠性要求．主变　压器最大负载率只能按２台主变压器考虑．最大为　４３．３％，正常１台主变压器处在备用状态，主变压器　利用率较低。　方案２：当２台主变压器所联母线发生故障，２台主　变压器瞬间停电时，通过主变压器备自投可恢复２台　主变压器运行。不影响对外供电。考虑主变压器低压　侧转供Ｊ．３倍主变压器过负荷能力，不存在限负荷问题，　供电可靠性较高，主变压器负载率最高可达￣ｔ１８７％。　方案３：和方案２基本相同，区别在于方案３无须　通过主变压器备自投即可实现２台主变压器连续供　电　方案４和方案５：当２台主变压器所联母线发生故　障，２台主变压器短时停电时，变电站对外部分停电，　虽可通过手动操作２组隔离开关和主变压器进线断　路器．恢复３台主变压器运行，相对方案２存在较长时　间停电问题（隔离开关操作时间）。另外在母线故障　情况下存在以下情况：１）故障判断时问较长：２）若故　障点在２号主变压器运行母线隔离开关时，也将引起　该主变压器停电，供电可靠性和方案１相同。　为了减少母线发生故障的概率，枢纽变电站进　线原则按６回控制为宜。　可见，方案２、３在母线故障情况下供电可靠性最　高，主变压器负载率最高可达８７％，相当于方案１、２、　５￣，ｊ２倍。　（３）适应性分析。主要分析由于区域经济发展　变化使主变压器最终台数减少及１　１０　ｋＶ进｝［Ｉ线回路　数增加情况　方案１、２、４具有很强的适应性，在用电负荷发生　变化时．２号主变压器间隔可作为２个进出线间隔使　用：方案３由于一次性建设了２台母联间隔及ＩＩ段母　线Ｉｙｒ间隔，届时存在电气主接线不标准问题；方案５　由于３号主变压器通过２组隔离开关接入母线，位置　预留仅能扩建一个进出线间隔。　可见，方案１、２适应性较广。　（４）母线扩建性分析。主要分析母线扩建时供　电可靠性的保证，减少停电范围和次数。　假设主变压器初期安装２台、远期３台，进出线扩　建类同主变压器情况。方案１、２在扩建期间，仅使１段　母线停电：方案４、５扩建期问会使２段母线分别较长　时间停电：方案３在扩建期间虽不会使母线停电，但　初期必须一次上齐２台母联断路器。　翔　∞　∞　０了　》≥照《价＿ｓ　研　可见，方案１、２Ｊ￣Ｊ：线扩建性最好。　（５）设备改造便捷性分析。主要分析设备达到　设计寿命整体更新问题。　方案１、５均引起２台主变压器长时间停电；方案４引　究　与　分　析　起３台主变压器长时间停电；而方案２、３仅引起１台主变　压器较长时间停电、２台主变压器较短时间停电。　可见，方案２、３设备更换较为便捷，且对外停电　时间较短。　综合以上分析，方案４、５虽调度灵活性较强，但　在母线故障情况下，引起变电站对外部分停电，且扩　建性和设备更新改造性较差，方案１也存在此问题；　方案１、２、３的扩建性和设备更新改造性较强，在母线　故障情况下，方案２、３中的变电站不对外停电，主变　压器负载率较高　可见，方案２、３技术性较优。　１．１．２．２经济性比较　主要比较方案２、３。　方案２需断路器共计９台，母线ＰＴ　２台，配电装置　宽度共计ｌ８（８×１．５＋２ｘ１．５＋３）１１１。方案３需断路器共计　９台，母线ＥＴ　３台，配电装置宽度共计２１（７ｘ１．５＋３Ｘ　１．５＋２ｘ３）ｍ。另外为保证扩建期间的供电可靠性，方　案３仞期需一次上齐２台母线断路器，经济性较差。　可见，方案２经济性优于方案３。　综合比较，建议采用单母线分段４台主变压器断　路器接线作为陕西城市１１０　ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站　１　１０　ｋＶ电气主接线典型接线方式　雹　１；２　１０　ｋＶ电气主接线形式方案　１．２．１　具有可比性的３种方案　（１）方案１：采用单母线３分段２台断路器接线捌，　接线见图６　圈６　１　０　ＲＶ电气主接线方案　接线图　（２）方案２：采用单母线４分段２台断路器接线［３１，　接线见图７。　（３）方案３：采用单母线６分段３台断路器接线Ｉ　Ｉ，　接线见图８　１．２．２技术经济比较　（１）技术性比较。主要分析主变压器＾Ｌ　ｌ情况下　１０　ｋＶ出线　１　０　ｋＶ出线　１０　ｋＶ出线　图７　１　０　ｋＶ电气主接线方案２接线圈　圈８　１０　ｋＶ电气主接线方案３接线图　转供负荷能力及供电可靠性。按照ｌｌ０　ｋＶ电气主接　线方案２，主变压器负载率为８７％，假设负荷按照主　变压器均匀地分布在每段母线。主变压器每台容量　为５０　ＭＶ・Ａ。方案１中１台主变压器最大短时承担负　荷８６．６７　ＭＶ・Ａ，过载１．７３倍，允许运行时间约７　ｒａｉｎ　（环境４０℃），即使通过出线负荷转移０．３倍主变压器　容量负荷，此时主变压器也严重过负荷，必须限负　荷。方案２中最大短时造成１台主变压器过载１．７３倍。　但通过操作母联断路器，２号主变压器进线断路器可　以将全站负荷较为均匀地分布在另２台主变压器上．　同时通过出线转移０．３倍主变压器容量负荷，使２台主　变压器处在安全的范围内。方案３和方案２基本一致．　不同之处在于仅通过母联断路器备自投即可实现全　站负荷较均匀地分布在另２台主变压器上。　可见，方案２、３技术性优于方案１。　（２）经济性比较。主要比较方案２、３，仅统计主　变压器进线、母联断路器。方案１中的断路器共计６　台，方案２中的断路器共计９台　可见，方案２的经济性优于方案３　综合比较，建议１０　ｋＶ电气主接线采用单母线４　分段２台断路器接线，作为与１１０　ｋｖ电气主接线采用　单母线分段４台主变压器断路器接线相适应的１０　ｋｖ　母线典型接线形式　２　１　１０　ｋＶ变电站采用单母线分段４台　主变压器断路器接线的应用　以陕西电网典型的１１０　ｋＶ双环网结构为例，说　明１　１０　ｋＶ电气主接线采用单母线分段４台主变压器　失压，通过断开变电站Ａ或Ｃ接人３３０　ｋＶ变电站双　断路器接线的应用。接线见图９。　回１　１０　ｋＶ进线断路器、母线断路器，合上与之联络的　３座变电站的主变压器均按５０　ＭＶ・Ａ选择，计算　两侧１　１０　ｋＶ备用进线断路器，通过变电站ｃ或Ａ恢复　负荷均按１００　ＭＷ考虑，均采用单母线分段４台主变压　变电站Ａ或Ｃ的全站对外供电；二是变电站Ａ、Ｂ或ｃ、　器断路器接线：变电站Ａ、Ｃ均双回接人不同３３０　ｋＶ变　Ｂ之间线路故障时，均会引起变电站Ｂ中１台或２台主　电站的１１０　ｋＶ　Ｉ、ＩＩ段母线，导线截面２ｘ３００　ＩｌｌＩｌｌ　：变电　变压器停电，引起２台主变压器停电时可通过２号主　站Ｂ分别双回接人变电站Ａ、ｃ，导线截面３００　ｍｍｚ。　变压器１１０　ｋＶ进线备自投恢复２台主变压器运行．然　（１）运行方式安排。变电站Ａ、Ｃ接人３３０　ｋＶ变电　后通过１０　ｋＶ母联备自投恢复全站对外供电．最后通　站２回线路并列运行；变电站Ｂ　１　１０　ｋＶ母线分裂运　过合上变电站Ａ或Ｃ备用１　１０　ｋＶ进线断路器，恢复３　行，变电站Ａ通过１回线路主供变电站Ｂ　１台主变压　台主变压器运行。　器、备供变电站ｃ，变电站Ｃ通过１回线路主供变电站　通过分析．变电站采用单母线分段４台主变压器断　Ｂ　２台主变压器、备供变电站Ａ。每座变电站２号主变　路器接线组成的双环网结构具有较高的供电可靠『生。　压器进线断路器１主１备运行（设置备自投装置）。　在具体应用时，根据变电站进出线规划及实际　（２）线路故障分析。线路“Ｎ～１”时均不造成对　情况，可取消母联断路器，简化为环进环出接线，以　外停电。共塔双回线路“Ⅳ＿ｌ一１”时，一是变电站Ａ、Ｂ　节约电网投资和提高供电可靠性，有关分析和上文　或Ｂ、Ｃ之问线路故障时，短时造成变电站Ａ或ｃ全站　基本相同，接线见图１０。　ｌ１０　ｋＶ母线　ｌ】０　ｋＶ母线　１号主２号主３号主　１号主２－９主３号主　１号主２号主３号主　变压器变压器变压器　变压器变压器变压器　变压器变压器变压器　３　ｘ　５０ＭＶ・Ａ　３　ｘ　５０ＭＶ・Ａ　３ｘ　５０ＭＶ・Ａ　变电站Ａ　变电站Ｂ　变电站Ｃ　图９　１　１０　ｋＶ变电站采用单母线分段４台主变压器断路器接线图　ｌ号主２号主３号主　ｌ号主２号主３号主　１号主２号主３号主　变压器变压器变压器　变压器变压器变压器　变压器变压器变压器　３　ｘ　５０ＭＶ・Ａ　３×５０ＭＶ・Ａ　３×５０ＭＶ・Ａ　变电站Ａ　变电站Ｂ　变电站Ｃ　图１０　１１０　ｋＶ变电站采用环进环出接线图　按３台主变压器设置的ｌ１０　ｋＶ　ＧＩＳ枢纽变电站典型　３结论　电气主接线形式的选择需要。　参考文献　通过以上对按３台主变压器设置的城市１１０　ｋＶ　［１］国家电网公司．１１０ｋＶ变电站典型设计一一陕西省电力　ＧＩＳ枢纽变电站电气主接线形式的研究，１１０　ｋＶ电　公司实施方案［ｓ】．北京：中国电力　版社，２００６．　气主接线采用单母线分段４台主变压器断路器接　［２］水利电力部西北电力设计院．电力工程电气设计手册电　线．１０　ｋｖ电气主接线采用单母线４分段２台断路器　气一次部分『Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００５．　『３１　Ｑ／ＧＤＷ　１５６—２００６，城市电力网规划设计导则［Ｓ】．北京：国　接线具有供电可靠性高、扩建便捷、适应性强等一　家电网公司，２００６．　系列优点，完全适应负荷不断发展的陕西城市电网　（责任编辑张健）　０∞　∞『＿　了　∞～《∞～∞　研　究　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｍａｉｎ　Ｗｉｒｉｎｇ　Ｆｏｒｍｓ　ｆｏｒ　１　１０　ｋＶ　ＧＩＳ　Ｕｒｂａｎ　与　分　析　Ｌｏａｄ．．．．ｃｅｎｔｅｒ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｔｈｒｅｅ　Ｍａｉｎ　ｒｌｌ。”ｒａｎＳｔ０ｒｍｅｒＳ　Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　●１　▲　Ｕ　Ｆｕ—ｍｉｎｇ　，ＷＡＮＧ　ｈｕｉ　，ＹＡＮＧ　ｌｉｕ　，ＹＡＯ　Ｊｉｎ—ｘｉｏｎｇ　（１．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｅｌｅｅｔｒｉｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ　７　１　００５４，Ｃｈｉｎａ：　２．Ｂａｏｊｉ　Ｐｏｗｍ’Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｂａｏｊｉ　７２１００４，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｈａｎｚｈｏｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ　７２３０００，Ｃｈｉｎａ；　４．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ　７　１００５４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｅｃｕｔ’ｄｉｎｇ“）ｔｈｅ　１　１　０　ｋＶ　ＧＩＳ　ｈｕｂ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍａｉｎｓ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌａｙｏｕｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｕｒｂａｎ　ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ，ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　１　１　０　ｋＶ　ＧＩＳ　ｈｕｂ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｅｌｅｅｔ￣’ｉｃａｌ　ｍａｉｎｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　Ｓｈａａｎｘｉ　ｕｌ｝）ａｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌａｙｏｕｔ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：１　１　０　ｋＶ　ＧＩＳ　ｈｕｂ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｔｈｒｅｅ　ｎｌａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｍｅｒｓ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍａｉｎｓ；ｔｙｐｅｓ；ｓｔｕｄｙ，　第　３６　卷　第　１１　期　１０月１８日１８时０３分，随着晋东南特高压变电站内高压并联电抗器顶端￣３８８ｏ　ｋＶ试验电压激起的电　晕的强烈“噼啪”声瞬间归于寂静，由山西电力科学研究院承担的国内首台１　０００　ｋＶ特高压ＧＩＳ现场交流　四　耐斥试验成功！　作为特高压工程关键设备，ｌ　０００　ｋＶ特高压ｃＩｓ是首次在国内应用，现场交流耐压试验是检验设备　是否达标的“试金石”，可谓特高压特殊试验的“叫喉”步序，其成功与否直接关系到特高压工程的下一步　一Ｉ　作Ｊｔ！￣ｔｊ进展。设备关键、工期紧张、试验无先例可循，承担试验任务的山两电科院特高压项目部全体技　术人员群策群力、迎难而上，制定了科学严谨的试验措施和刷密细致的试验计划。试验前，他们反复研讨　方案，对所有试验工况进行模拟预想、分析计算，努力排除一切可能隐患；他们采用高频局部放电测试　仪、超声波局放定位仪等先进仪器对设备进行了严谨细致的全方位测试。试验过程由国家电网公司特　高压部、中国电力科学研究院、国网公司电科院、山东诚信监理公司等权威单位全程见证与监督，各方专　家认为：试验措施得当、步序严谨、数据可靠，试验结果表明晋东南特高压变电站ＡＳＮ１　０００　ｋＶ特高压ＧＩＳ　设备技术指标满足设计要求，设备制造和安装质量优良，可以正常投运。　（信息来源：中国电力网）