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国泰220kV一次降压变电所电气部分设计
2 电气主接线的选择
2.1 概述
电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。
变电所的电气主接线应根据该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，设备特点的条件确定。并应综合考虑供电可靠，运行灵活，操作检修方便，投资节约和便于过渡或扩建等要求。
在主接线设计时，必须从全局出发，统筹兼顾，根据本变电所在系统中的地位，进出线回路数，负荷情况，工作特点，周围环境条件等确定合理的设计方案。
2.2 主接线的设计原则
2.2.1 考虑变电所在电力系统中的地位和作用
变电所在电力系统中地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所可以分为枢纽变电所、地区变电所、终端变电所和中间变电所，它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性灵活性和经济性的要求也不同。
2.2.2考虑近期和远期的发展规模
变电所主接线设计应根据5～10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。
2.2.3考虑负荷的重要性分级和出线回路数多少对主接线的影响
对于一级负荷，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，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。
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2.2.4考虑主变台数对主接线的影响
变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型的变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性，灵活性的要求也高，而对于容量小的变电所，要求则相对较低。
2.2.5考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用是为了保证可靠的供电，适用负荷突增，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而有所不同，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，变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
2.3 主接线设计的基本要求
变电所的电气主接线应根据该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。并应该综合考虑供电可靠，运行灵活，操作检修方便，投资节约和便于过度或扩建等要求。
2.3.1 可靠性
所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准就是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，经过优选。现今采用主接线的类型并不多，主接线的可靠性是它所的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。评价主接线的标志是：
（1）断路器检修时是否影响供电
（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数与停运时间的长短，以及能否保证对重要用户供电
（3）变电所全部停电的可靠性
（4）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电所的可靠性，先进的指标都在99%以上。
2.3.2 灵活性
主接线的灵活性有以下几个方面要求：
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（1）调度要求：可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求
（2）检修要求：可以方便的停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致影响对用户的供电。
（3）扩建要求：可以容易的从初期过度到终期接线，便在扩建时，无论一次和二次设备改造最小。
2.3.3 经济性
主接线在满足可靠性与灵活性要求的前提下要做到经济合理，减小占地面积，减少电能损耗，尽量节省投资。
2.4 主接线的确定
2.4.1 对原始资料的分析
根据任务书上所给的原始资料可知，本次设计的变电所的电压等级为220/60kv，为一次降压变电所的目的主要是为重工业城市的工业区工厂供电（有重要负荷）。该变电所有两个电压等级，分别为220kV和60kV。220kV侧有两回进线，60kV侧有12回出线。
2.4.2 主接线方案的拟定
根据该变电所的电压等级和进出线回数
220kv侧：可采用的主接线形式有单母分段接线和单母分段带旁路母线接线 (1)单母分段接线
出线回路数增多时，单母线供电不够可靠，一台断路器检修该回路停电，母线故障相应回路停电，两段母线同时停电的机率较小，不可能全所停电，而需用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。
优点：
1)接线简单，经济，方便； 2)用断路器把母线分段后，可以进行分段检修，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；
3)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：
1)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； 2)当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越； 3)扩建时需向两个方向均衡扩建.
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单母线分段接线如图2.1
图2.1 单母线分段
单母分段带旁路母线接线形式
规程规定，采用母线分段或双母线的110-220kV的配电装置，在满足下列条件时可以不设旁路母线：当系统允许停电检修时，如为双回路供电或负荷点可又线路其他电源供电；当线路允许断路器停电检修；配电装置为屋内型为节约配电面积可不设旁路母线而用简易隔离开关代替；采用维修周期较长的SF6断路器或全封闭组合电器。 优点：
1)一台断路器检修该回路不停电，供电可靠性增强； 2)母线故障可保住更多重要负荷； 缺点：
1)增加一台断路器的投资； 2)占地面积大
单母分段带旁路母线形式接线如图2.2
WPQFP 图2.2 单母线分段带旁路母线
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