摘要：地区枢纽变电站的主接线形式对电网的经济性和供电可靠性有着至关重要的影响。500kV变电站的500kV侧主接线通常采用3/2断路器主接线，220kV侧主接线设计仍然存在一定的争论，对比了多个已经运行多年的500kV变电站，结合理论分析了各种主接线的优劣，并结合多年运行经验为今后的500kV变电站220kV侧的设计提出一些有用建议。
关键词：500K变电站；220KV；主接线；运行分析
500kV超高压变电站在电力系统作为枢纽变电站，处于重要的地位，对主接线的可靠性和灵活性有很高的要求。可靠性是500kV变电站主接线选择的首要因素。但由于超高压电气设备价格昂贵，过分强调可靠性，势必采用较多的电气设备，增加设备的冗余度，使投资增大。现在我国超高压电网220kV部分常用的主接线中，应用最为广泛的是双母线（分段）带旁路或3/2断路器主接线。3/2主接线比双母线（分段）带旁路接线可靠性要高，投资较大，必须综合考虑可靠性和经济性的有机统一。目前，我国500kV侧广泛应用3/2接线。对于500kV变电站220kV侧主接线，运行实践的检验尤为重要。
1 500kV变电站220kV侧主接线比较
500kV变电站220kV侧主接线，主要是接受区域电网的下网电量，为地区的220kV变电站提供电源，是地区电网的主要电源点，对主接线的可靠性和灵活性有较高要求。我国的500kV变电站220kV侧主接线主要有双母线（分段）带旁路接线或3/2接线，为更好地总结经验，分别从运行、保护、方式对两种主接线进行比较。
1.1运行方面
如表1所示。
1.2保护方面
作为地区的枢纽变电站，对保护的要求较高。但主接线对保护的影响容易被忽视。经过多年实践比较，不同主接线下对保护功能、配置的影响也是非常重要的。保护在220kV电压等级保护方面主要包括母差、失灵和线路保护。
1.2.1母差保护
在3/2断路器主接线下，保护使用线路的三相电压互感器，母线的电压供同期回路使用，母线仅有一相电压互感器供同期合闸使用，3/2断路器主接线母差没有复合电压闭锁功能，母差保护可靠性降低。在双母线主接线中，可以利用母差跳闸回路使纵联保护快速切除电流互感器和断路器之间的死区故障，对系统暂态稳定性影响较小。3/2主接线的死区故障时，靠母差动作启动断路器保护失灵功能，经过断路器保护失灵延时远跳对侧断路器切除死区，对系统暂态稳定性影响较大。
1.2.2失灵保护
（1）3/2主接线的失灵保护比较复杂，涉及保护（边断路器失灵为例）多达两套断路器保护、线路保护和辅助保护，失灵启动回路、出口回路和远跳回路互相交叉。（2）双母线的失灵保护分间隔单元布置，早期双母线失灵保护由线路保护触点启动，过流判据设置在断路器保护。现在的失灵保护进一步简化单元配置，失灵保护变为由线路保护触点启动，将所有线路过流判据模块集中在专门的母差失灵保护中，由母差出口回路完成故障隔离。这种方式可实现利用母差出口回路联跳本断路器，经过简化后涉及保护少，便于事故的快速处理且提高了跳闸的可靠性，在失灵保护发生异常时，缩小故障查找范围。功能和配置影响差别不大。
1.3方式方面
3/2主接线与双母线对方式最大的影响在于断路器故障所带来的影响。在大多数500kV变电站所在地区已经形成220kV环网供电。在220kV联系日益紧密的环境下，双母线主接线已经满足220kV电网运行方式的需要。而500kV主要选用3/2主接线的一个主要原因就在于500kV联系不够紧密，即使系统联系紧密，由于500kV变电站作为电源端，开环运行的系统阻抗增大，容易导致系统振荡。所以双母线在500kV电压等级应用较少。
2 对旁路母线灵活性的讨论——以侯村变电站为例
从理论和现场实际来讲,用270断路器旁代西母线出线或用290断路器旁代东母线出线是可以实现的,但使保护二次接线趋于复杂化,可靠性就有所降低。设计部门在考虑配置旁路开关保护时,不考虑线路断路器和旁路断路器同时检修的可能性,也就是不考虑用本侧旁路断路器旁带另一侧母线的出线,认为保护配置考虑的因素越多,反而会降低它的可靠性,其设计思想是符合对继电保护可靠性要求的,是适合我国国情的。现在,220kV一次主接线反而限制了这一设计原则优点的充分发挥,使它的灵活性打了折扣。侯村变电站220kV侧配电装置全部采用SF6断路器,在设计、制造、工艺、安装及运行、检修等方面,暴露的主要问题有操作机构漏油、机构断裂、不打压或打压频繁以及SF6气体的泄漏等问题,增加了断路器检修次数,自然也存在不同母线侧的两台断路器同时检修的可能性,随着系统用电负荷的增长和供电可靠性的提高,旁代线路的几率将会大大增加。参照国内500kV变电站220kV侧主接线的方式,并针对侯村站220kV主接线的特点,有两种方案可供我们选择,其一是将旁路母线彻底分段,其二在旁路母线上加装分段隔离刀闸。以下就两种方案做简单的经济技术比较:
α.就可靠性而言,两种方案在旁代出线断路器时,线路或旁路母线故障对主母线的影响是等同的,故可靠性是相同的。
b.从灵活性方面考虑,增加分段隔离刀闸的灵活性更强一些。可从侯村站该设备的保护配置情况来看,加分段刀闸也没有使灵活性提高多少,提高的灵活性也是虚设的。从事故处理来讲,当旁母线故障时,可用分段刀闸将故障母线切除,使非故障母线段尽快恢复送电,缩短设备故障停电时间。从现场每月定期对旁母线充电的操作来看,增加分段刀闸可降低该倒闸操作的一半工作量,其优点是显而易见的。
c.从扩建的角度看,两种方案都能满足将来扩建的需要。
d.从经济角度分析,因220kV配电装置采用V型悬吊管母线,第1方案只需将两跨管母之间的软连接线拆除即可。而第2方案则需增加一组GW6型刀闸,据厂家最新报价,一组GW6型刀闸包括机构箱和支持绝缘子共需综合费用9～10万元人民币。根据以上分析,增加分段刀闸比母线单纯分段在可靠性方面区别不大,但在灵活性方面有突出的优点,只是需要再增加近10万元的费用。结合现场运行实际需要,我们推荐采用第2方案,也就是旁母线增加分段隔离刀闸,更符合侯村变电站现场实际运行的需要。
结束语
变电站主接线应根据该变电站在电力系统中的地位、变电站的最终容量、负荷性质、线路及变压器连接元件总数、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、投资节约和便于扩建等要求。对于500kV变电站主接线，必须把可靠性放在首位，并综合考虑灵活性、经济性及运行习惯。
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论文作者:胡浩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：接线论文; 母线论文; 变电站论文; 断路器论文; 可靠性论文; 旁路论文; 灵活性论文; 《电力设备》2017年第17期论文;