新一代智能变电站电气主接线优化研究

赵永

【摘要】本文结合隔离断路器的出现与新一代智能变电站试点站220kV阜阳郭王变电站工程实际，对新一代智能变电站电气主接线优化进行研究，探索简化主接线型式的可行性，经过方案的对比分析，隔离式断路器取代了传统的断路器和隔离开关，实现功能集成，使主接线中设备元件数量减少，优化了主接线形式。

【关键词】隔离断路器；主接线；优化

引言

2012年10月，国家电网公司首次提出了新一代智能变电站的概念，其主要特点是以功能需求为导向，远近结合，既有创新，又具有可操作性。从被动的选择已有产品，转变为主动引导设备发展方式，构建以“集成化智能设备+一体化业务系统”为特征的新一代智能变电站。

新一代智能变电站关键设备是隔离断路器（下文简称DCB）。DCB集成了线路侧接地刀闸及电子互感器。采用DCB后，可减少站内一次设备数量，减少变电站空间与土地占用，并大幅提高供电可靠性。本文将结合DCB 的出现与新一代智能变电站试点站220kV阜阳郭王变电站工程实际，对新一代智能变电站电气主接线优化进行研究，探索简化主接线型式的可行性。

1 220kV阜陽郭王变电站工程概况

220kV阜阳郭王变电站本期建设2台180MVA三相自耦有载调压主变压器，远景为3台同容量主变压器；220kV线路本期出线3回，远景出线8回；110kV线路本期出线4回，远景出线14回。35kV线路本期出线5回，远景出线10回。

在此基础上，针对220 kV不同接线型式进行优化。具体分析时，主要考虑了以下2 种因素的对比： 一是AIS 方案采用隔离式断路器前后的可靠性分析； 二是220kV电气接线能否由进一步简化。

2 220kV接线优化分析

1.1.1 220kV主接线方案可靠性分析

本节重点对2种备选方案的可靠性进行定性分析，考虑各种检修或故障状况对变电站运行的影响，并考虑各方案在本工程初期建设中的适用性。

（1）方案1 （双母线接线+常规设备）

本方案采用含常规断路器的双母线接线方式，双母线的两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行。电源与负荷平均分配在两组母线上。由于继电保护的要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接方式运行。本站正常运行时工作状态如图1所示。

正常运行状态下，所有断路器均投入运行。为了保证供电的可靠性，邢集、颍州进线和花园出线通过隔离开关平均分配到两段母线上，主变接在其中一组母线上，如图所示。隔离开关1、6、9、13、17、21、22闭合，其它隔离开关打开。

图1 方案1接线示意图

在元件故障状态下：

1）母线1或母线2故障时，母联断路器断开，所有与故障母线连接的线路断路器断开。通过隔离开关切换后，跳闸线路切换到非故障母线上，线路恢复供电。以母线1故障为例，母联断路器23和断路器3、11、15、19跳开，主变、邢集、花园线路失电。通过隔离开关2、10、14、18的切换，故障线路切换到母线2上，主变、邢集、花园线路恢复供电。

2）母线隔离开关故障时，以隔离开关1故障为例，与1连接的母线1上的线路跳闸，母联断路器23断开，邢集、花园线路失电。花园通过隔离开关14切换到母线2上可恢复供电；由于故障隔离开关1与隔离开关2有共用连接点，无法切换2以恢复供电，仅当隔离开关1修复后线路才可恢复运行。

3）线路断路器故障时，以断路器3故障为例，所有与母线1连接的断路器跳闸。故障断路器3通过隔离开关1隔离后，除邢集线路外的其它线路和母联均可恢复供电。

4）线路隔离开关故障时，以隔离开关4故障为例，断路器3跳闸，邢集线路失电，对其它线路无影响。

5）线路或主变故障，以邢集故障为例，断路器3跳闸，邢集线路失电，对其它线路无影响。

在元件检修状态下：

1）一组母线检修时，所有负荷转移到另一组母线上，所有出线均可正常运行。此时接线方式变为单母线接线。

2）母线隔离开关检修时，与该隔离开关相连的母线短时停电，负荷转移到另一组母线上。此时接线方式变成单母线接线，除检修回路外，其它线路均正常运行。

3）线路断路器检修时，该回路停电，相关其它回路短时停电后可恢复运行。

4）线路出线隔离开关检修时，该回路停电，其它线路均正常运行。

5）线路或主变检修时，该回路停电，其它线路均正常运行。

（2）方案2 （双母线接线+DCB）

本方案采用含隔离式断路器DCB的双母线接线方式，取消出线侧隔离开关，为满足双母线倒闸操作的要求，保留母线侧隔离开关。

邢集、颍州进线和花园出线及主变接入方式同方案1，其中隔离开关1、5、7、10、13、16、17闭合，其它隔离开关打开。

图2 方案2接线示意图

在元件故障状态下，同方案1.

在元件检修状态下：

1）一组母线故障或检修时，所有负荷转移到另一组母线上，所有出线均可正常运行。此时接线方式变为单母线接线。

2）母线隔离开关故障时，与该隔离开关相连的母线短时停电，负荷转移到另一组母线上。此时接线方式变成单母线接线，除检修回路外，其它线路均正常运行。

3）线路断路器检修时，该回路停电，相关其它回路短时停电后可恢复运行。

4）线路或主变检修时，该回路停电，其它线路均正常运行。

特别说明，本方案不存在线路出线隔离开关故障或检修的情况。

通过定性分析可知，方案2与方案1相比，由于不存在出线侧隔离开关故障或检修的情况，故可靠性较高。

4结论

本文分析了含隔离式断路器的新一代智能变电站安徽阜阳220kV郭王变电站的主接线形式，结合隔离断路器的性能特点，论述了取消隔离开关的可行性。可以看出：（1）隔离式断路器取代了传统的断路器和隔离开关，实现功能集成，使主接线中设备元件数量减少，优化了主接线形式。（2）采用隔离式断路器后主接线可靠性水平有了明显提高，简化接线形式的同时仍保证了其对可靠性的要求。