技术与应用
厂用35kV/10kV变电站 电气主接线设计选择
谭德亭
（浙江福莱特玻璃镜业股份有限公司，浙江 嘉兴 314001）
摘要 本文根据生产负荷性质等原始资料简述了厂用35kV/10kV变电站电气主接线设计选择的原则与特点，对厂用变电站电气主接线的设计选择过程进行了分析，并从经济性、可靠性、可持续发展性、操作简单性等方面来考虑，选择最优方案。
关键词：厂用变电站；电气主接线；设计选择
On the Plant Substation Main Electrical Connection with the 35kV/10kV Design Options
Tan Deting
（Flat Glass and Mirror Co., Ltd, Zhejiang, Jiaxing, Zhejiang 314001）
Abstract According to the nature of the production capacity of the plant with the raw data summarized 35kV/10kV main electric substation wiring design choice principle and characteristics of the plant substation main electrical connection with the design selection process was analyzed, and from an economic, reliable nature, sustainable development, operation simplicity, and so on to consider, choose the best program.
Key words：plant substation main electrical connection with the design options
1 生产负荷性质设计原始资料 要求，在生产过程中需要不间断供电，否则会对生
产造成重大影响，为此考虑一回线路故障或检修时，
为保证我公司生产项目的供电需要，需设计一
由另一回线路供电的运行方式。加上负载容量较大，
座35kV降压终端变电站，通过10kV电缆线给熔窑、
因此设计由110kV变电站以35kV架空线路（两回，
锡槽、退火、冷端、NH站、原料、公用工程等车
非同杆架设）向我公司待建的35kV变电站供电。 间及生活供电，Ⅱ类负荷占31.2%，其余为Ⅲ类负
本变电站10kV母线到各出线终端均采用10kV荷，对于部分关键设备采用UPS供电。
电缆供电，各馈线负荷如表1所示。 距我公司待建变电站5km处有一110kV变电站，其电源引自两个发电厂。根据我公司生产工艺
表1 变电站10kV出线负荷表
序号 出线名称 设备名称 计算容量/kVA负载性质
1 1#线TM11 干式变压器 1600 Ⅱ类
干式变压器 1600 Ⅱ类 2 1#线TM12
3 1#线TM13 干式变压器 1600 Ⅲ类 4 1#线TM14 干式变压器 1600 Ⅲ类 5 2#线TM21 干式变压器 1600 Ⅱ类
干式变压器 1600 Ⅱ类 6 2#线TM22
7 2#线TM23 干式变压器 1600 Ⅲ类 8 2#线TM24 干式变压器 1600 Ⅲ类 9 TM1 干式变压器 2500 Ⅱ类 10 TM2 干式变压器 2500 Ⅱ类 11 氢站1#-3# 整流变压器 1600/台 Ⅲ类 12 空压机1#-6# 空压机 630/台 Ⅲ类 13 深1#-6# 深加工变压器2000/台 Ⅲ类
备注
熔化变 熔化变
锡退变（特殊负载采用UPS供电）锡退变（特殊负载采用UPS供电）
熔化变 熔化变
锡退变（特殊负载采用UPS供电）锡退变（特殊负载采用UPS供电）
公用变 公用变
H站水电解整流变 H站水电解整流变
预留
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该变电站站址地势平坦、地形开阔，交通运输方便。地层简单，无洪水威胁，最热月平均气温为32.5℃，最冷月平均气温为-4℃，极端最高气温为39.4℃，极端最低气温为-9.8℃。主导风向为东南风，最大风速为24m/s，地震裂度为7度。
2 电气主接线设计选择
（1）变电站35kV侧接线型式的确定
按照《变电站设计技术规程》的有关规定，对电气主接线图的设计必须满足以下基本要求：①保证供电可靠性和电能质量的基本要求；②应力求接线简单，运行灵活和操作方便；③保证运行、维护和检修的安全和方便；④应尽量降低投资，节约运行费用；⑤满足扩建的要求，实现分期过渡；⑥设备先进、经济合理。
结合我公司项目实际以及上级110kV变电站的条件，本变电站35kV侧主接线考虑以下3种方案。
方案1采用单母线接线，如图1所示。
图2 单母线分段接线
单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段，它的优点是接线简单，投资省，操作方便。
单母线分段接线可以减少母线故障的影响范围，提高供电的可靠性。当一段母线有故障时，分段断路器在继电保护的配合下自动跳闸，切除故障，从而使非故障母线能够保持正常供电。缺点是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。
方案3采用外桥接线，如图3所示。
图1 单母线接线
采用单母线接线的优点是接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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段的供电。
方案2采用单母线分段接线，如图2所示。
图3 外桥接线
外桥接线适用于线路较短和变压器按经济运行需要经常切换的情况。其特点是当变压器发生故障或运行中需要切除时，只要断开本回路的断路器即可，不影响另一回路的工作。当线路故障时，例如
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引出线1U故障，断路器1DL和3DL都将断开，因而变压器1TM也被切除。为了恢复变压器1TM的正常运行，必须在断开隔离开关1G后，再接通断路器1DL和3DL。
以上3个方案，所需35kV断路器和隔离开关数量如表2所示。
表2 35kV断路器和隔离开关数量表
方案比较
单母线 接线
单母线 分段接线
5 8 外桥接线
3 6
供电可靠、检修方便、调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备多（特别是隔离开关）、配电装置复杂、经济性较差。在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作，且对实现自动化不便。尤其当母线系统故障时，须短时切除较多电源和线路，这对大部分负荷是不允许的。
断路器台数 4 隔离开关总数 6 上述三种方案从经济性来看，由于三种方案所选变压器型号和容量相同，占地面积基本相同，所以只比较设备，方案2所用设备最多，造价最高，故最不经济；方案3所用设备最少，造价最低，故最经济；方案1介于方案2和方案3之间较经济。
从可靠性来看，方案1中，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电，不能满足工厂负荷用电的要求。方案2中，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要负荷停电，可以满足生产负荷的要求，可靠性高。方案3中，当线路发生故障时，需动作与之相连的两台断路器，从而影响一台未发生故障的变压器运行。因此方案1、方案3可靠性均不如方案2。
从改变运行方式的灵活性来看：方案1因接线简单，所以投切变压器，倒闸操作最简便。
通过以上比较，可以发现方案1以设备少，较经济，倒闸操作简便为主要优点；方案2以供电可靠性高为主要优点；方案3以投资少，经济性好为主要优点。根据我公司的生产性质和负载要求，需引入二路35kV专线至厂内，每条线路按25000kVA或更高容量配备，保证生产线双回路供电，从而提高供电的可靠性。由于考虑到用电经济性和整体项目的分批进行，一期上两台6300kVA的主变，二期投产的时候再换成12500kVA的主变。
基于以上考虑，最终选择单母线分段接线方式为本变电所的35kV侧主接线。
（2）变电所10kV侧接线型式的确定
由于该变电所10kV母线侧的馈线多达30余回，为此在保证供电可靠性的情况下，可考虑以下几种接线方式：
1）双母线接线方式
双母线接线方式如图4所示。该接线方式具有
图5 10kV侧单母线分段接线方式
图4 10kV侧双母线接线方式
2）单母线分段接线方式
对于直接影响工厂产品质量和威胁窑炉安全的重要负载采用双回路送电，分别接在10kV的Ⅰ段和Ⅱ段，车间变设联络柜，从而保证不中断供电。这样在母线故障或检修时，不致对所有出线全部停电。用断路器把母线分段后，重要负荷可从不同母线分段引出双回路供电，可提高供电的可靠性和灵活性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，保证重要负荷不停电。单母线分段接线方式如图5所示。
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母线分段后，当分段断路器DL接通运行时，任一段母线发生短路故障时，在继电保护作用下，分段断路器DL和接在故障段上的电源回路断路器便自动断开。这时非故障段母线可以继续运行，缩小了母线故障的停电范围。当分段断路器断开运行时，分段断路器除装有继电保护装置外，还装有备用电源自动投入装置。采用分段断路器断开运行方式，有利于短路电流。
综合以上，对重要的负荷出线，在满足可靠性和灵活性的前提下，采用单母线分段接线方式比双母线接线经济，故本变电站10kV侧出线采用单母线分段接线的方式。正常运行时，分段断路器处于断开位置，即两台变压器各带一段母线。当负荷小于6300kVA（一期工程）或1台变压器故障、检修时，则断开该变压器低压侧断路器，合分段断路器，由一台主变向两段母线供电。
3 结论
变电所电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成整个工厂供配电系统的重要环节。它直接影响工厂供配电系统运行的可靠性、灵活性，并对配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择等起决定性作用。因此，在确定主接线时，电气主接线要满足必要的供电可靠性、经济性、保证供电的电能质量，另外还要考虑工厂的远景规划，所选择的主接线方式应全面考虑各种情况，不但能适应各种运行方式，还应具有发展和扩建的可能性。
作者简介
谭德亭（1971-），副教授/高级工程师，研究方向：电气自动控制、检测技术、高职教育。
（上接第45页）
5 结论
根据清华大学的二电平四重化主电路结构，本文提出了五电平四重化主电路结构，并从该电路结构上以及数学模型上进行了分析，表明该电路结构不仅能够实现大容量的要求，且其得到的基波电压能够满足系统补偿要求；谐波含量少，最低次为11次谐波，且只占基波幅值的1%。在对该主电路结构分析的基础上，本文通过Matlab/Simulink建立了四重化主电路仿真模型，得到了相关的仿真结果，仿真结果和理论计算的结果一致，也即该装置不仅能够消除大量的谐波，并且能够实时的对系统无功进行补偿，补偿效果良好。
器,2007,28(3):13-16.
[4] Gyugri L,Hingorani NG,Nanney P R,et al.Advanced
Static Var Compensator Using Gate Turn-Off Thyristor for Utility Application[R].CIGRE Paris. 1990:26-30. [5] Smith KM, Lai Z, Smedley K M. A New PWM
Controller with One～cycle Response[R]. Applied Power Electronics Conference and Exposition, 1997, Twelfth Annual Atlanta (USA):1997
[6] 王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].
北京,机械工业出版社,1998.
[7] 万村英. 一种基于多重化技术的新型静止无功功
率发生器[D]: 南昌大学,2009.
作者简介
王 灿（1985-），男，浙江省宁波市宁海县供电局。从事调度运行及继电保护工作。
罗有国（1984-），男，江西赣州供电公司。从事继电保护及变电二次设计工作。
万村英（1984-），女，南昌大学，研究方向为电力电子应用。
参考文献
[1] 刘凤君编著.正弦波逆变器[M].北京,科学出版
社,2002.
[2] 罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备[M].北
京:中国电力出版社,2006.
[3] 刘晖.试析电力系统的无功补偿技术[J].电力电容
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