论文部分内容阅读
[摘 要]本文是针对110kV 变电站主变容量计算、主接线方案的研究总结，分析110KV变电站主变压器及主接线方式的差异，从而作出相应的选择。
[关键词]110kV；主变；主接线；选择
中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：
引言：在城网和农网建设及改造发展计划的推动下，110KV变电站的建设得到了快速发展。在110KV变电站设计中，主变的选择和接线方式的选择是其中比较重要的技术环节，对于110KV变电站主变和接线方式如何进行选择，是110KV变电站设计中需要研究的一个重要课题。
一、主变压器的选择
在变电站中，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电站中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电站，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电站，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。
1）主变容量的确定。主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变动站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计算过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。
例如：
某变电站设计负荷情况：主要为一、二级负荷
35KV侧：最大36MVA，最小25MVA，功率因数cosΦ=0.85，Tmax=5000小时
10KV侧：最大25MVA，最小16MVA，功率因数cosΦ=0.85，Tmax=3500小时
变电所110KV侧的功率因数为0.9，所用电率0.9%
主变容量选择计算为：每年的有效小时数是：365*24=8760
次级负荷数是：【（36/0.85+25/0.85）*5000/8760】/0.9*0.9=51MVA
故而建议选用容量为53MVA的主变压器作为主变比较合适。
2）变压器台数的选择：主变压器台数的确定原则是为了保证供电的可靠性。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器。 ①、有大量一级负荷。 ②、季节性负荷变化较大时。 ③、集中负荷较大时。 对大型枢纽变电站，根据工程的具体情况可以安装2～4台主变压器。
3）变压器相数的选择。对于330KV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。
4）主变绕组数量的选择。对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，一般采用双绕组变压器。
5）绕组联结方式。我国110KV级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接，35KV及以下电压等级，变压器都采用“Y-Δ”连接，故选择YN，D11连接。
二、主接线的选择
变电站的电气主接线设计图是变电站内电气设备主接线，主要包括各电压等级母线的接线型式、变压器的形式、进出线的条数、无功补偿的方式等。
变电所常用电气主接线方式：
※1.单母线 有不分段和分段式
※2.双母线 多变压器
※3.桥式 分内桥、外桥、全桥三种
一）、单母线主接线方式：
【单母线接线】
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。
缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，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才能恢复非故障母线的供电。
适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过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2回。
【单母线分段接線】
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，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
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内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
【 单母分段带旁路母线】
这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。
二）、双母线主接线方式：
【双母线接线】
优点：1）供电可靠，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，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。向双母线的左右任何的一个方向扩建，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试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：1）增加一组母线和使每回线路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，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围： 110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
【双母线分段接线】
优点：系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的，而且较容易实现分阶段的扩建。
缺点：但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。
适用范围：一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。
三）、桥式主接线方式：
【桥型接线】
1、内桥形接线：母联在两台变压器开关的内侧，靠近变压器侧。
优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
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；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
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。
2、外桥形接线：母联在两台变压器开关的外侧，靠近进线侧。
优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
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。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
在变电站的设计中，主接线的方式大多采用较复杂的，来保证变电站供电的安全性以及灵活性。虽然主接线的完善运用保证了供电的安全性，但是在接线上非常的复杂，运行操作较频繁，并且检修时维护量大，投资大且占地面积较宽的缺陷，为了解决这些缺陷，在主接线的设计上应根据变压器的负载率及电气设备的特点这些因素综合来设计变电所的接线方式。
一般来说，终端的变电站高压侧主接线形式主要有两种，一种方式是内接桥，是最常用的主接线方式。高压侧斷路器数量少，并且线路故障容易操作，当输电线路发生故障时，只需要断开线路侧的断路器，也不影响其他回路的正常运行。另一种方式是选用线路-变压器组接线，这种方式是最简单的主接线方式，在高压配电装置中只配置了2个单元，减少了占地的面积，并且接线简单，在运行时一条线路出现故障退出运行，只要在变电站低压侧作转移负荷操作，就能保证负荷正常用电，不影响邻近的变电站的运行。因此， 110KV双回路进线一般采用内桥接线方式，10kV一般采用单母分段接线，有利于提高系统供电的安全性。
结束语：在变电站主变选择时并不是一味追求大容量，必须根据负荷要求，满足变电站发展的需求，适当选择。而主接线方式有多种多样，每种接线方式也都各有千秋，我们应根据其独特的作用，遵循110kv变电站设计的原则及相关的规范要求，因地制宜，才能使整个变电站系统的性能得到稳定。
[关键词]110kV；主变；主接线；选择
中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：
引言：在城网和农网建设及改造发展计划的推动下，110KV变电站的建设得到了快速发展。在110KV变电站设计中，主变的选择和接线方式的选择是其中比较重要的技术环节，对于110KV变电站主变和接线方式如何进行选择，是110KV变电站设计中需要研究的一个重要课题。
一、主变压器的选择
在变电站中，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电站中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电站，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电站，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。
1）主变容量的确定。主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变动站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计算过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。
例如：
某变电站设计负荷情况：主要为一、二级负荷
35KV侧：最大36MVA，最小25MVA，功率因数cosΦ=0.85，Tmax=5000小时
10KV侧：最大25MVA，最小16MVA，功率因数cosΦ=0.85，Tmax=3500小时
变电所110KV侧的功率因数为0.9，所用电率0.9%
主变容量选择计算为：每年的有效小时数是：365*24=8760
次级负荷数是：【（36/0.85+25/0.85）*5000/8760】/0.9*0.9=51MVA
故而建议选用容量为53MVA的主变压器作为主变比较合适。
2）变压器台数的选择：主变压器台数的确定原则是为了保证供电的可靠性。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器。 ①、有大量一级负荷。 ②、季节性负荷变化较大时。 ③、集中负荷较大时。 对大型枢纽变电站，根据工程的具体情况可以安装2～4台主变压器。
3）变压器相数的选择。对于330KV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。
4）主变绕组数量的选择。对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，一般采用双绕组变压器。
5）绕组联结方式。我国110KV级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接，35KV及以下电压等级，变压器都采用“Y-Δ”连接，故选择YN，D11连接。
二、主接线的选择
变电站的电气主接线设计图是变电站内电气设备主接线，主要包括各电压等级母线的接线型式、变压器的形式、进出线的条数、无功补偿的方式等。
变电所常用电气主接线方式：
※1.单母线 有不分段和分段式
※2.双母线 多变压器
※3.桥式 分内桥、外桥、全桥三种
一）、单母线主接线方式：
【单母线接线】
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。
缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，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才能恢复非故障母线的供电。
适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过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2回。
【单母线分段接線】
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，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
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内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
【 单母分段带旁路母线】
这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。
二）、双母线主接线方式：
【双母线接线】
优点：1）供电可靠，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，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。向双母线的左右任何的一个方向扩建，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试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：1）增加一组母线和使每回线路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，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围： 110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
【双母线分段接线】
优点：系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的，而且较容易实现分阶段的扩建。
缺点：但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。
适用范围：一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。
三）、桥式主接线方式：
【桥型接线】
1、内桥形接线：母联在两台变压器开关的内侧，靠近变压器侧。
优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
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；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
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。
2、外桥形接线：母联在两台变压器开关的外侧，靠近进线侧。
优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
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。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
在变电站的设计中，主接线的方式大多采用较复杂的，来保证变电站供电的安全性以及灵活性。虽然主接线的完善运用保证了供电的安全性，但是在接线上非常的复杂，运行操作较频繁，并且检修时维护量大，投资大且占地面积较宽的缺陷，为了解决这些缺陷，在主接线的设计上应根据变压器的负载率及电气设备的特点这些因素综合来设计变电所的接线方式。
一般来说，终端的变电站高压侧主接线形式主要有两种，一种方式是内接桥，是最常用的主接线方式。高压侧斷路器数量少，并且线路故障容易操作，当输电线路发生故障时，只需要断开线路侧的断路器，也不影响其他回路的正常运行。另一种方式是选用线路-变压器组接线，这种方式是最简单的主接线方式，在高压配电装置中只配置了2个单元，减少了占地的面积，并且接线简单，在运行时一条线路出现故障退出运行，只要在变电站低压侧作转移负荷操作，就能保证负荷正常用电，不影响邻近的变电站的运行。因此， 110KV双回路进线一般采用内桥接线方式，10kV一般采用单母分段接线，有利于提高系统供电的安全性。
结束语：在变电站主变选择时并不是一味追求大容量，必须根据负荷要求，满足变电站发展的需求，适当选择。而主接线方式有多种多样，每种接线方式也都各有千秋，我们应根据其独特的作用，遵循110kv变电站设计的原则及相关的规范要求，因地制宜，才能使整个变电站系统的性能得到稳定。