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1、郑州电力职业技术学院毕业生论文题 目： 电气主接线 系 别 电力工程系 专 业 发电厂及电力系统 目 录摘要与关键词3一、 研究的意义4二 、变电站电气主接线方式的分析原则5（一）电气主接线的基本要求与设计原则5（二）高压配电装置的选用6 (三) 相关电气设备以及连接7(四)运行、维修及故障8三 、常用110kv中间变电站主接线方式的分析8（一）单母接线方式8（二）单母线分段接线方式9（三）内桥加跨条接线式 9（四）四角形接线方式 10（五）综合比较 11四、现状与展望12结语13参考文献 14摘 要 电气主接线(main electrical connection scheme)按牵引变电所
2、和铁路变、配电所（或发电所）接受（输送）电能和分溜配电能的要求，表征其主要电气设备相互之间连接关系的总电路。通常以单线图表示。电气主接线中表示的主要电气设备有电力变压器、发电机、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及p带旁路母线接线、桥型接线和双T接线（或T形）分支接线等。电气主接线包括从电源进线侧到各级负荷电压侧的全部一次接线，有时还包括各类变、配电所（或发电所）的自用电部分、后者常称作自用电接线。电气主接线反应了牵引变电所和铁路变、配电所（发电所）的基本结构和功能。关键词：电气主接线 ；方式；原则；展望与未来电气主接线 电气主接线是变电站电气部分的主体，是电力
3、系统中电能传递通道的重要组成部分之一；其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性作用，同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的配置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。因此，正确处理好各方面的关系，全面分析相关影响因素，综合评价各项技术，合理确定主接线方案是十分重要的。本论文研究的电气主接线，主要针对高压配电网中110kv变电站高压电气主接线的设计。随着城市电网和农村电网的三年改造结束，目前220kv及以上电压级的骨干网架已基本形成，110kv变电站的地位大多数已变成了中间变电站和终端变电站，直接与用户相关联，是实现电能传递的关
4、键环节，首先从探讨变电站电气主接线方式的分析原则入手，对常用110kv中间变电站主接线方式进行分析：单母接线方式、内桥加跨条接线方式以及四角形接线方式。并且进行综合比较、评价，最后讨论了110kv变电站电气主接线方式的现状与展望。一 、研究的意义电气主接线是变电站电气部分主体，是电力系统中电能传递通道的重要组成部分之一；其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性的作用，同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。因此，正确处理好各方面的关系，全面分析相关影响因素，综合评价各项技术，合理确定主
5、接线方案是十分必要的。本论文研究的电气主接线，主要针对高压配电网中110kv变电站高压电气主接线的设计。随着城市电网和农村电网的三年改造结束，目前220kv及以上电压级的骨干网架已基本形成，110kv变电站的地位大多数已变成了中间变电站和终端变电站，直接与用户关联，是实现电能传递的关键环节。其中，中间变电站规模基本统一为110kv两路进线或四路进线、主变压器建设两台或三台、110kv/35kv/10kv三级电压或110kv/110kv两级电压的变电站；终端变电站规模大多为110kv两路进线、主变压器建设两台或三台、110kv/35kv/10kv三级电压或110kv/10kv两级电压的变电站。根
6、据“35kv-110kv变电所设计规范”【1】110kv终端变电站的高压电气主接线宜采用线路一变压器组接线和桥型接线；110kv中间变电站宜采用单母线接线、单母分段接线以及扩大的桥型接线；采用8F6断路器的主接线不宜设置旁路母线。上述各种接线在我们的实际工程中都被采用过，但是，有些工程还是存在着一些问题，如：运行不可靠、不灵活、不经济等。在电气主接线的设计过程中，如何处理各相关因素，究竟哪种接线应用到中间变电站更好，哪种接线应用到终端变电站更好，一直没有明确的概念，需要研究探讨后才能得出结论。目前关于变电站高压电气主接线设计综合评价方面的资料比较少，根据掌握的国内外有限的文献和相关资料，电气主
7、接线的分析主要有以下几种形式：（1） 针对具体电厂或变电站，考虑具体的接线方式，对影响电气主接线的因素进行定性分析。（2） 应用模糊综合评判方法对电气主接线进行综合分析，为本项研究提供了思路。但是，对于在不同条件、不同地位的变电站电气主接线的设计，没有建立完整的评价体系。（3） 工程模糊集理论的建立及其在纺织、造船、材料、水文资源与环境、区域可持续发展系统量化评价等工程领域的应用。二、 变电站电气主接线方式的分析原则 与变电站电气主接线设计相关的因素很多，根据实际工程要求，主要考虑配电装置选型、相关电气设备选型、变电站主变压器的配置、高压电气主接线在电力系统中的作用、故障及检修条件的设定、供电
8、可靠性标准的设定等等。(一)电气主接线的基本要求与设计原则（1）考虑变电所在电力系统中的位置 变电所在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对其电气主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所电气主接线的设计，应根据5-10年电力发展规划进行。根据负荷的大小、分布、增长速度，根据地区网络情况和潮流分布，分析各种可能的运行方式，来确定电气主接线的形式以及连接电源数和出线回数。（3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响对一级负荷
9、，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，应保证大部分二级负荷供电；三级负荷一般只需要一个电源供电。（4）考虑主变台数对电气主接线的影响变电所主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响。传输容量不同，对主接线的可靠性、灵活性的要求也不同。（5）考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无有所不同。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器
10、的数量等，都直接影响着电气主接线的形式。 （二）高压配电装置的选用 变电所的电气主接线应该根据变电所在电力系统中的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路、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性、运行灵活性、检修操作方便、节约投资、便于过渡和扩展等要求。1.供电可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断供电。评价电气主接线可靠性的标志是： 断路器检修时，不宜影响对系统的供电； 线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运回路数和主变的停运台数，尽量保证对重要用户的供电； 尽量避免变电站全部停运的可能性。（2）运行检修的灵活性主接线应满足
11、在调度、检修的灵活性。 调度运行中应可以灵活的投入和切除变压器和线路，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度运行要求，实现变电站的无人值班； 检修时，可以方便的停运断路器、母线和继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行相对用户的供电。（3）适应性和可扩展性能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求。扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线。在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。（4）经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求分析，并且进行的前提下，要求做到经济合理： 投资省。即变电站的建筑工程费、设
12、备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投资具有明显的不同； 占地面积小。主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别； 能量损失小。（5）简化主接线配网自动化、变电站无人化是现代电网发展的必然趋势，简化电气主接线将为这一技术的全面实施创造更为有力的条件。（6）设计标准化同类型变电站采用相同类型的电气主接线，实现电气主接线的规范化、标准化，将有利于系统运行管理和设备检修。（三）相关电气设备以及连接 变电站高压电气主接线应该包括的电气设备包括：主变压器、变压器高压引出线、母线、隔离开关、断路器、跨条、继电保护装置、电流互感器、电压互感器、避
13、雷器等等。在110kv变电站电气主接线的分析中，主要考虑终端变电站和中间变电站这两种功能的变电站。终端变电站又称受端变电站，这类变电站接近负荷中心，110kv进线一般为两路进线，通过两台主变将电能分配给低压用户；在确保供电可靠性的前提下，变电站主接线设计应有利于规范化、简单化、自动化及无人化，尽可能减少占地面积，变电站主接线方式应根据负荷性质，电气设备特点及上级电网强弱等因素确定。一般终端变电站高压侧主接线形式常选用：（1）线路一变压器组接线;(2)外桥接线；（3）内桥接线，中间变电站具有交换系统功率（110kv母线上有穿越功率）和降压分配功率（110kv通过主变将电能分配给低压用户）的双重功
14、能，它是中心变电所和终端变电所之间的中间环节。这类变电站主接线方式既不能像终端变电所那样简单，也不必像中心变电所那样复杂，应根据变电所在系统中的地位和作用来确定，一般中间变电所高压侧主接线形式常选用：（1）单母线接线；（2）单母线分段接线；（3）内桥接线外加跨条；（4）四角形接线4种接线方式。（四）运行，维修及故障（1）运行状态在正常运行方式下，1条线路带1台主变运行，每条线路安装电压互感器用以电度计量，安装避雷器防止雷击过电压或操作过电压。（2）检修状态当1台主变需停运检修时，手动或自动断开本条线路断路器，不影响另1条线路和另1台主变运行；当1条线路需停运检修时，手动或自动断开本站和对端站两
15、侧断路器及隔离开关。（3）故障状态 当1台主变故障时，自动断开本条线路断路器，不影响另1条线路和另1台主变运行；当1条线路故障时，自动断开本站和对端站两侧断路器。（4）在检修或故障状态下，穿越功率的连续与否，也是中间变电站综合评价的一个重要指标。三、 常用110kv中间变电站主接线方式的分析 （一）单母接线方式 单母线是最简单的主接线方式，其特点是整个配电装置只有一组母线，所有进出线都接在同一母线上。接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，便于扩建，占地面积最小，估算投资最低。在实际运行电网中，为避免变电站短路电流过大，一般都采用110kv开环运行。在正常运行方式下110kv进线1路为主送，线路
16、断路器合上，另1路为备用，线路断路器断开。当主变需停运检修或故障，不影响穿越功率的运行；但当母线出线故障或需停电检修时，必须整个配电装置停电，全站长时间失压，穿越功率中断，失去了中间变电站的意义。虽然目前母线故障几率较小，但隔离开关的故障率一般高达1.5次/百台年，是不容忽视的数字。（二）单母线分段接线方式单母分段接线是单母接线的扩大，用断路器将母线分段，占地面积和估算投资稍高接线稍复杂，但运行的可靠性和灵活性得到提高。在一定程度上克服了单母线存在的缺点，提高了系统供电可靠性。在正常运行方式下，该接线1条线路断路器为断开状态，其它4台断路器为合上状态，相当于单母接线；无论是主变需停运检修或故障
17、，还是线路需停运检修或故障，都只需手动或自动断开本侧断路器，不影响其它回路运行。由于分段断路器的设置，但一段母线出线故障或需停电检修时，只需断开分段断路器，即可保证另一条母线的正常运行。当与母线连接的隔离开关检修或故障时，也只需停下一段母线，不用使整个配电装置停电。但是，当1条线路断路器故障或需停电检修时，穿越功率也要中断，从而失去了中间变电站的作用。（三）内桥加跨条接线方式 内桥外加跨条接线是内桥接线的扩展，在线路断路器外侧加装连接条，解决线路断路器检修或主变检修、故障情况下，穿越功率不中断的问题；为了轮流停电检修任何1组隔离开关，在跨条上需安装2组隔离开关。在正常运行方式下，跨条打开，类似
18、于内桥接线，其优点与缺点都与内桥接线运行方式相同，运行非常灵会。当线路断路器需停运检修或1台主变需停运检修时，首先断开所有的断路器，全站短时停电，手动投入跨条上的隔离开关，在合上所有断路器，是穿越功率不中断，最后再断开需停电的断路器进行检修。当桥路断路器需停运检修时，手动投入跨条上的隔离开关，使穿越功率不中断。当1台主变故障时，操作相当麻烦，第一步，继电保护动作，自动跳开与其相连的2台断路器；第二步，调度断开另1台线路断路器，全站短时停电；第三步，调度断开2条线路对端的断路器；第四步，手动投入跨条上的的隔离开关，最后一步，恢复穿越功率和1台主变的运行。当桥断路器故障时，操作步骤与上同。内桥外加
19、跨条的接线克服了单母分段接线的缺点，在各种情况下能使穿越功率不中断，起到中间变电站的作用，但该接线也存在有缺陷，首先隔离开关之间的电气闭锁回路较复杂，其次是夸条上的隔离开关不能带负荷操作，必须是电路停电后才能合上，造成变电站长时间停电，调度设备多，操作很麻烦。另外，由于跨条的接入，穿越线路在这里失去了分段，长度增加了一倍，因此恶化了继电保护的运行，增大了动作时间。（四）四角形接线方式 多角形接线有三角形、四角形和五角形接线等，其中三角形接线适合1台主变的变电站，五角形接线适合3条进线、两台主变的变电站，四角形接线适合2条进线、2台主变的变电站，是将内桥外加跨条接线的跨条隔离开关改为断路器，从而
20、在一定程度上克服了内桥外加跨条接线的缺陷。在正常运行方式下，跨条断路器打开，类似于内桥接线，其优点与缺点都与内桥接线运行方式相同，运行非常灵活。当线路断路器需停运检修时或1台主变需停运检修时，带负荷自动投入跨条上的断路器，使穿越功率不中断，然后断开该线路断路器或与主变相连的2台断路器进行检修，操作过程中不会形成变电站停电。当1台主变故障时，依靠继电保护自动断开主变相连的2台断路器，自动投入跨条上的断路器，使穿越功率不中断；当桥路断路器需停运检修时，自动投入跨条上的断路器，使穿越功率不中断；四角形接线克服了单母分段接线及内桥外加跨条的缺点，在各种情况下不会形成变电站停电和穿越功率中断，这是其它接
21、线无法相比的。但该接线也存在有继电保护复杂、电气闭锁回路复杂，断路器数量多的缺点。因为四角形接线为闭合环形，每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，穿越不受破坏，很少发生变电站的全停事故，所以不会由此而造成供电损失；四角形接线中断路器故障的概率，无论正常运行或发生事故时都是很小的；可以在任何时候和不改变接线的情况下进行断路器的试验和检修。其缺点是继电保护复杂、电气闭锁回路复杂，断路器数量多，投资大。（五）综合比较 从上述可以看出，单母接线存在的最大缺点是当母线需停电或与母线连接的隔离开关需停电时，必须停下整个配电装置，形成全站长时间失压。虽然目前母线故障几率很低，但隔离开关的故
22、障率是不容忽视的；另外，当1条线路断路器出线故障或需停电检修时，穿越功率就要中断，失去了中间变电站的意义。单母分段接线与单目接线相比，虽然估算投资稍高，但供电可靠性和灵活性都有很大提高。由于分段断路器的设置，当1段母线需停电或与母线连接的隔离开关停电时，另1段母线、1台主变可以正常运行，母线停电范围缩小，供电可靠性得到提高。缺点是线路侧断路器故障或需停电检修时，穿越功率中断，失去了中间变电站的意义。内桥外加跨条接线的特点是正常运行方式下与内桥接线运行方式相同，供电可靠性较高，运行方式非常灵活：在主变停电、线路断路器检修、桥路断路器检修几种情况下，能暂停线路，依靠外加跨条的接入，使穿越功率不中断
23、，保证了中间变电站的作用。缺点是穿越线路在这里失去了分段，长度增加了一倍因此恶化了继电保护的运行，增大了动作时间，另外隔离开关之间的电气闭锁回路较复杂和跨条上的隔离开关不能带负荷操作，必须使线路停电后才能合上造成变电站长时间停电，降低了可靠性和灵活性。四角形接线供电可靠性最高，运行方式最灵活：因为接线为闭合环形，每回路有两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电。四角形接线的母线故障时，穿越不受破坏；从不会发生变电站全停事故，所以不会由此而造成供电损失；四角形接线中断路器故障的概率，无论正常运行或发生事故时都是很小的，可以在任何时候和不改变接线的情况下进行断路器的试验和检修。缺点是继电保护
24、复杂、电气闭锁回路复杂、断路器数量多，投资大。待添加的隐藏文字内容2综合分析比较，认为中间变电站最重要的指标是要保证穿越功率不中断，尽管一次投资多一些，但变电站投运后不停电、少停电从而多供电所带来的效益是很可观的，所以推荐四角形接线为110kv终端变电站高压侧的最优接线。四、现状与展望目前，对于新建的110kv变电站，110kv部分“一进一出”的进出线方式是最普遍的，单母线接线、桥形接线、线路变压器组进线也相应成为主选，而单母线分段的接线方式多用于有四回进出线的场合，已经不是很常见了。对于最终容量为单台主变的变电站，线路变压器组进线方式无疑是首选，不过考虑到电网的联络和变电容量的备用，目前新建
25、的110kv变电站建设规模还是以两台主变居多，外侨、内桥和单母线接线方式无疑应用得更普遍些。桥形接线在生产运行、检修调试中有一系列的局限性。而这些问题在电力行业中的重要性正日趋明显。结 语110kv变电站的电气主接线的选择，应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、还拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简便实用的电气主接线。如地网中的终端变电站，我们可以根据其进线回路数较少的特点，选择线路变压器组接线，或者是桥形接线；110kv中间变电站，我们可根据其
26、交换系统功率和降压分配功率的双重功能的特点，选择单母线接线、单母线分段、内桥加跨条接线等形式。总之，电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条的选择变电站的电气主接线，在深入研究各种主接线方式的优缺点之后，要具体问题具体分析，选择具有自己特色的电气主接线，这对于我们的现代化电气建设有着深远的现实意义。参考文献1 电力工程电气设计手册.北京：水利电力出版社，1989.2 邴冬燕.杨济川.北京城区220kv降压变电站接线分析.华北电力技术，1995.12.3 闫观清.夏富军.宝泉抽水蓄能电站电气主接线设计探讨.红水河，2000. 9.4 郭永基.电力系统可靠性原理和应用.北京.清华大学出版社，1983.5 国标GB5005992,35kv-110kv变电所设计规范.北京.中国计划出版社，1993.6 李泉源.城网改造110kv变电所设计思路.电力建设，2000.10.
