接线方式分类及适用场合
主接线的简化
主接线的改进
特约嘉宾（排名不分先后）
但刚 高级工程师/国家电网公司建设部
缪红茵 工程师/杭州市电力设计院有限公司
李越 工程师/济南电力设计院
编者按：
中压配电网设计，是电力系统设计中普遍而又重要的一项工作，其规范性和技术性都很强。主要内容包括电力负荷种类及供电要求、电压选择、网架结构、负荷的分布变化及预测、负荷计算、负荷转移，短路计算、系统电气主接线方案、所址的选择、接地方式、配电方式、配电装置、系统保护等内容。近来随着城市化进程的加快，城市规划新要求、城网发展新技术和配电网设计面临许多新的问题；随着计算机的普及，计算软件的使用，新的设计方法的引入，为配电网设计注入了新的思路。为此，我刊邀请部分专家、技术人员对此开展讨论。EA
策划编辑：鞠佳
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焦点议题 接线方式分类及适用场合 配电网接线方式及特点
但刚/高级工程师
国家电网公司建设部
配电网位于电力系统的末端，直接与用户相连，整个电力系统对用户的供电能力和供电质量最终都必须通过它来实现和保障。配电网的接线方式需要根据城市电网的特点因地制宜地选择。目前正在进行的城市电网建设改造工程和即将实施的配电系统自动化建设工程都要求对配电网的接线方式进行规划设计。配电网接线方式的设计需要遵循以下原则：①有利于提高供电可靠性和电压质量。②灵活适应系统各种可能的运行方式，便于运行及维护检修。③投资合理，运行经济。④适应配电自动化的需要。基于以上原则，典型配电网接线方式及其适用场合有以下几种。
（1）单电源辐射式接线
单电源辐射式接线方式从单一电源馈出电能经过主干线路向数个配电变压器供电，整个接线呈树状。该接线方式是一种结构清晰、运行方便和节省建设投资的配电网接线方式。该接线方式下，主干线路通常为架空线路，一般要求分为3～4段，每段线路配电变压器容量控制在2.5～3MV·A，供电半径3～5km。由于辐射网络不存在线路故障后的负荷转移，每条线路可满载运行。该接线方式的缺点是一次故障全部跳闸，无故障段的供电可靠性差。单电源辐射式接线主要在市郊配电网中使用。
（2）单环网接线
单环网接线方式下，主干线路首末两端均接有电源，每个负荷均可从两路电源获取电能，该接线方式实现了环网接线。该接线方式中，主干线路可为架空线路或者电缆，通常也被分为3～4段或更多段。在实际运行中，通常开环运行，即从主干线路中部解环运行。当一侧线路发生故障后，通过分段开关操作，可以迅速恢复非故障段甚至全部供电。单环网接线具有运行方便、结构简单、建设快和运行可靠性较高等特点。为了满足配电网络N－1安全准则要求，每条线路要求具有50%的备用供电能力，正常运行时，线路负载率较低。该接线方式适用于供电可靠性要求高、负荷密度较低和用电增长速度快的城市（镇）配电网络。
（3）双环网接线方式
在单环网接线方式中，当配电变压器发生故障等情况下，仍然会损失一部分负荷。双环网接线方式中，配置两回主干线路，每个负荷点配置两台配电变压器，且分别接在两个不同的电源系统中，两台配电变压器低压母线配置母联开关。在双环网接线方式中，当任一段主干线路或配电单元故障时，低压母联开关合上，就可保障用户不间断供电。双环网接线通常采用电缆，具有接线完善、运行灵活和供电可靠性高的特点。双环网接线方式投资比单环网增加一倍，主干线路和配电变压器负载率均比单环网接线方式小，一般适用在城市（镇）中心区繁华地段、双电源供电的重要用户或供电可靠性要求较高的配电网络。
（4）双电源双T形接线方式
该接线方式中，配电网主干线路分别接入不同的电源；配电变压器通过断路器分别接入不同电源的主干线路。该接线方式下，主干线路故障不会导致供电中断，但是配电变压器故障会导致部分负荷供电中断。该接线方式供电可靠性较高。
（5）双电源双T形两变压器接线方式
该接线方式与双电源双T形接线方式相比，增加了配电变压器，配电变压器低压母线配置母联开关。因此，该接线方式下，主干线路故障或者一台配电变压器故障均不会导致供电中断。与双环网接线方式相比，该接线方式供电可靠性大致相同。EA
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焦点议题 主接线的简化 双电源供电的10kV配电间主接线的简化
缪红茵/工程师
杭州市电力设计院有限公司
10/0.38kV配电间是公用高压10kV配电网与用户低压配电网的交接面（除公用低压配电网外），因此配电间高压侧主接线和设备是否选择正确的配置，直接关系高压配电网和配电间的安全、经济和可靠运行，并对配电间的建设投资起决定性作用。
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（1）单电源供电单台变压器
高压侧设备最主要的是变压器的保护器具，配电网除户外供公共低压网的杆上变压器采用跌落式熔断器外（容量一般在315kV·A以下），单一电源的户内配电间很长时间均采用隔离开关或各式负荷开关加熔断器，它有发生变压器缺相运行的弊端。近十年来已发展为普遍采用负荷开关一熔断器组合电器（以下简称组合电器），组合电器的负荷开关和熔断器有联动作用，熔断器设置有撞击器，当电路故障，熔断器只断开一相或先断开一相时，这一相熔断器的撞击器将驱动负荷开关的操动机构，使负荷开关三相断开，负荷开关切除过电流或较小的短路电流。当短路电流大时，则三相短路电流均由熔断器切除，负荷开关也能相继动作断开，这时已是零电流切断。在选择组合电器的参数特别是熔断器参数时，必须遵守组合电器生产厂家的规定，不允许随意更改，目前组合电器可使用的最大变压器容量一般为1 250kV·A，已足够满足配电网的实际需求。作为配电变压器的保护，熔断器结构简单、价格低廉和免维护，虽属反时限特性，但在作为变压器本体主保护的情况下往往工作在定时限区段，动作时限在20 ms以内，缺点是只能一次性使用。由于故障切除时间短，变压器损坏小，变压器修复时间及费用都相应降低。
鉴于组合电器的上述优点，把组合电器安装在二次配电柜内（环网柜），作为315～1250kV·A变压器的操作和保护已被国内外配电网广泛使用，对于单电源线接一台变压器的用户，主接线采用线变组接线，包括进线隔离柜、计量柜（杭州地区规定，容量在500kV·A及以上都要高供高计）和采用组合电器的变压器柜三台环网柜。当一线带二变压器（甚至带三变压器）时，则加上另一台（或两台）变压器柜即可。虽然有关设计手册推荐变压器容量超过800kV·A要用断路器，笔者建议扩大至1250kV·A，杭州配电网已使用多年。另外，电源线不管是专用线或非专用线，进线侧可以不装断路器而只装隔离用的负荷开关。
（2）双电源供电的“双”线变组接线和单母线分段接线
双路供电除用电负荷较大的因素外，主要是含有一、二类性质的重要负荷，变压器一般是两台或两台以上，决定这种配电间的高压侧设备配置时涉及两种供电模式。
模式一：两个电源线在用户配电间高压侧不联络，各自供所连接的变压器，两台变压器低压侧则接成单母线分段接线（分段开关正常在断开位置）负荷分两部分尽量均匀地分接在两个不同电源的变压器低压母线上。一、二类重要性质的负荷则用双回路供电，分别接在不同电源的低压母线上，其末端安装双路电源自动转换开关。这种供电模式特点是两路电源线路平时必须均在供电状态，用户如同拥有两座完全独立的配电间，任何一个“线”或“变”异常或断开，不影响另一半，接在故障单元低压母线上的一、二类负荷由上述双电源自动转换开关来恢复其供电。显而易见，这一供电模式可以用两个单电源线接一台变压器的主接线构成。可简称为“双”线变组接线。
模式二：两个电源线在用户配电间高压侧有联络，一种是单母线接线，另一种是设母联开关的单母线分段接线。单母线接线两电源线多数来自不同的两个变电所（或开闭所），两电源线不允许并联运行，运行方式只能是一运一备，需要切换电源时，用户往往要全停电，如果运行线路因故断开，需手动或自动合上备用线路，才能恢复包括一、二类重要负荷在内的全部负荷供电。单母线分段接线则灵活得多，除了有上述一运一备的运行方式外（母联开关合上）还可以用像模式一的供电方式供电（母联开关打开，两线同时供电）这时一旦某一线路因故断开，母联开关可以手动或自动合上，达到恢复正常供电的目的。比较两种方式，既然已决定高压侧要联络，就宜采用较灵活的单母线分段接线，所以工程实践中双电源供电方式多数是在“双”线变组接线和单母线分段接线两种中选择。
采用单母线分段的主接线，出于“备用电源自动投入”的需要，两“进”一“联”（母联开关）要采用昂贵的断路器，这样变压器高压侧也会采用断路器和增加继电保护（例如微机保护）及二次设备；高压侧两个进线和母联开关需要的“备用电源自动投入”设施还需增加有压无压检测的变压器；供断路器跳合闸、保护和自动装置使用的直流电源系统也不能缺少。总之，高压侧的全容量的“备用电源自动投入”和高灵活性要求带来的结果是：大大增加了一、二次设备的复杂性，增加了配电间的建筑面积，增加了建设期限和投资，也增加了日后运行维护工作的费用，所以设计时必须慎之又慎。
杭州地区配电网在20世纪末之前也习惯于采用单母线分段接线，近十年来，对一般双回路供电的大、中用户基本上都采用“双”线变组接线，得到了用户的好评，取得巨大的社会、经济效益。唯一的缺点是当两个线变组中的一个因故停电时，用户的三类负荷将近一半将停用，大多数用户能接受，因为这种几率本身就非常小。EA
焦点议题 主接线的改进 双母线加装母线分段隔离开关接线方式
李越/工程师
济南电力设计院
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考虑到济南地区220kV变电站的220kV出线回路数一般是4～6回，110kV出线回路数一般是10～12回，依据《220～500kV变电所设计技术规程》第7.1.4条，220kV及110kV配电装置均应采用双母线接线。近几年，我省220kV变电站的220kV及110kV配电装置基本采用组合电器。对于已达最终规模的变电站，该接线方式比较合理。但对于分期建设的变电站，据多年的运行经验，发现组合电器在扩建时会存在两大问题：一是停电困难；二是造成巨大的经济损失。为了解决这两大难题，迫切需要另一种接线方式来弥补该接线所带来的弊端。因此，建议采用双母线加装母线分段隔离开关接线方式，这样既能解决远景扩建时母线停电的问题，还能节省投资。以220kV组合电器隔离开关分段接线为例，分析该接线方式所引起的一系列问题。
（1）母线TV的布置位置
该接线在双母线接线的基础上增加了母线分段隔离开关，将220kV的本期和远景接线分开。若仅为了扩建不停电，则I母线、Ⅱ母线TV均可布置在母线分段隔离开关的本期侧，但若综合扩建方便及检修需求，宜将TV间隔布置于其两侧，从而保证在任何一侧停电检修或扩建时，母线均有TV正常运行。
在扩建远景主变压器间隔，安装完毕进行耐压试验时，母线隔离开关分段间隔经运行倒母线操作后，Ⅱ母线TV失电，本期出线及主变压器间隔仍可正常运行，母线使用I母线TV，隔离开关分段远景侧设备在双母线完全失电情况下进行扩建，能够保证不全站停电。但由此引出了220kV母线接地的问题。
（2）关于220kV母线接地的问题
母线侧接地刀开关装在TV间隔上，如图1所示，Ⅰ母线TV装在分段隔离开关左侧，Ⅱ母线TV装在分段隔离开关右侧。由此看出，分段隔离开关右侧的Ⅰ母线、左侧的Ⅱ母线均没有接地刀开关。为使母线分段隔离开关两侧母线都能满足带接地检修的要求，有两种解决办法：
1）在母线分段隔离间隔的隔离开关与接地开关的闭锁回路中加入解锁设置，使解锁后当S<sub>D1</sub>打开时，可以闭合S<sub>E</sub>及S<sub>D2</sub>（见图1）。
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图1 分段隔离开关隔离示意（1）
2）在母线分段隔离间隔中加入接地刀开关S<sub>E2</sub>，如图2所示。这样分段隔离开关右侧的Ⅰ母线靠S<sub>E2</sub>接地，Ⅱ母线靠2<sup>#</sup>TV间隔的接地刀开关接地；左侧Ⅰ母线靠TV间隔的接地刀开关接地，Ⅱ母线靠S<sub>E2</sub>接地。
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图2 分段隔离开关隔离示意（2）
（3）设置隔离开关分段间隔的优缺点
为避免远景间隔扩建和组合电器检修时全站停电，在本期220kV组合电器母线上设置了母线隔离开关分段间隔。因为隔离开关分段间隔没有断路器，因此本间隔不具备开断大电流的功能，只具备运行切换功能（见图2）。
1）优点：①供电可靠。在220kV组合电器远景扩建时，通过运行操作，可以保证220kV配电装置进出线不会全部失电，提高了电网的安全性和可靠性。②便于检修。在检修时可以分段停母线，保证不因母线检修而导致所有出线及主变压器进线停电，保证了本站重要负荷的供电安全。
2）缺点：①增加该间隔就需要增加4组隔离开关，投资成本加大，经济性稍差。②当母线故障或检修时，该间隔隔离开关容易误操作。为了避免其误操作，需在隔离开关和断路器之间设联锁装置。
济南电网位于山东电网的中部，担负着整个济南市的供电任务。这几年济南电力发展迅速，电网不断扩大，电力走向市场带来的一个影响是用户对供电可靠性的要求越来越高。因此根据工程本期及远景的建设规模，实时地将220kV变电站内分期建设的220kV、110kV组合电器由双母线接线改为双母线隔离开关分段接线方式，将提高接线的灵活可靠性，大大缩小停电范围，可适应变电站分期建设的要求。虽然前期投资稍大，但比较扩建时出现的停电困难、造成巨大的经济损失的难题，利大于弊，后期运行检修也简单方便。
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