基于可靠性的电气主接线实例方案研究

周志超，丘文千

(浙江省电力设计院，杭州 310012)

1 概述

电气主接线是变电站电气设计的首要部分，电气主接线的确定对变电站本身的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。本文以某特高压站为例,通过选择合理的接线方式，对接线的可靠性和经济性进行定量比较，并结合运行灵活性定性分析，对不同接线的适用情况进行了论述。

2 电气接线方式选择

某特高压变电站位于电网送端，是实现北电南送的区域500 kV电源的汇集点，将集400万千瓦的地区电源通过特高压电网送出，且与本地500 kV电网无直接电气联系。变电站远景规模装设2组3000 MVA主变，本期安装1组，500 kV出线4回，2个双回路分别接至2个电厂，本期出线2回。

根据DL/T5218-2005《200～500 kV变电所设计技术规程》，变电站的电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地位，变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资少和便于过渡或扩建等要求。

目前国内500 kV电气主接线的设计和运行较为成熟，一个半断路器接线由于可靠性高，运行灵活、操作方便成为最常用的500 kV电气主接线方式，但考虑本变电站的作用地位、出线规模以及负荷性质等，可以在满足安全可靠的前提下选择较为简单的电气主接线方案，本文提出3个500 kV电气主接线方案进行比较(见图1)。

图1 比选方案

方案1：常规的一个半断路器接线方案。按远景规模4回出线、2组主变，构成3个完整串，共使用9台断路器。

方案2：双断路器接线方案。4回出线经双断路器接至2组母线，2组主变经隔离开关连各接至1组母线。本方案共使用8台断路器。

方案3：简化接线方案。设2组母线，出线经断路器接至母线，同名回路接入不同母线，主变压器经隔离开关连接母线，2组母线通过联络隔离开关相连，正常运行时母线联络隔离打开。本方案共使用4台断路器。

3 可靠性分析

500 kV电气主接线可靠性可以用出线和主变的停运频次(次/年)和停运时间(小时/年)来表征。

中电联电力可靠性管理中心发布的2000～2004年输变电设备可靠性参数[1]和国家电网公司2008年输变电设施可靠性指标分析报告中2005～2008年输变电设备可靠性参数[2]反映了我国目前500 kV高压电气设备的可靠性水平。本文综合两者的数据，推荐计算用数据如下(断路器故障率参数中已包含了隔离开关、电流互感器、电压互感器的影响)：

断路器计划检修时间取80 h，检修周期取49.2次/百台年；

断路器故障检修时间取40 h，故障率取2.75次/百台年；

母线计划检修时间取50 h，检修周期取为31.98次/百段年；

母线故障检修时间取6 h，故障率取0.293次/百段年；

线路故障率取0.173次/百公里年，本工程线路按100 km考虑。

本文利用“表格法”填表计算，各方案计算结果列入表1。

表1 各方案主接线可靠性的计算结果

通过对表1中各个方案的可靠性指标进行分析可知：方案1线路、主变的可靠性指标均衡，都能保证较高的可靠性水平，且具有规范性好、适应性强的特点，适用于一般情况。但对于本案例的实际，方案1本期由于连接支路较少，需要增加跨条或采用角形接线过渡；方案3的主变可靠性指标优于方案1，2，但出线的可靠性指标较差，这个方案比较适合500 kV内部无穿越功率，主要是保证主变的高可靠性的电气主接线，如本变电站由500 kV向1000 kV送电，主变故障停运将影响电能的输送，而变电站与电厂连接的500 kV线路均为双回路线路，在失去单回500 kV线路时，不影响电能的输送；方案2的出线的可靠性指标优于方案1和3，主变的可靠性指标低与方案3和1，这个方案比较适合500 kV系统存在穿越功率，要求保证线路有高可靠性的电气主接线。

4 经济性分析

方案1需断路器9台，隔离开关18组，电流互感器9组，母线电压互感器2组；方案2需断路器8台，隔离开关18组，电流互感器8组，母线电压互感器2组；方案3需断路器4台，隔离开关11组，电流互感器4组；同时方案2，3由于接线简化，继电保护设备相应减少，二次回路设计较为简单。总体上方案3设备投资最小，方案2次之。以GIS设备为例，方案3相比方案1可以节省4340万元，相比方案2可以节省3648万元。

5 运行灵活性

方案1正常时两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形供电，运行调度灵活。为节省投资，本期可以采用角形接线，但远景扩建改接较复杂。

方案2每回出线带2台断路器，运行方式非常灵活。为节省投资，本期也可以采用角形接线，远景扩建过程中不会造成较长时间开环运行的问题，改接较为简单。

方案3适用与单方向功率输送，运行方式比较单一，适合与单方向潮流输送。本期2回出线分别接入2条母线，母线通过隔离开关相连，主变经过隔离开关与母线连接，远景扩建非常方便。

6 结语

常规的一个半断路器电气主接线都能保证连接支路都有较高的可靠性水平，且具有规范性好、适应性强的特点，适用于一般情况。但对于本案例的实际情况，主接线连接支路较少，电能输送方向稳定，特别要求保证主变的高可靠性。根据以上分析比较，本文中提出的简化接线方案能满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资少和便于过渡或扩建等方面要求，可作为推荐方案。

[1]中国电力企业联合会[0L].http：//www.cec.org.cn

[2]国家电网公司2008年输变电设施可靠性指标分析报告.