供电可靠性的变电站主接线经济性研究

第３９卷第２期　湖州师范学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．３９　ＮＯ．２　Ｆｅｂ．，２０１７　２０１７年２月　供电可靠性的变电站主接线经济性研究　王　龙，张文杰，赵崇娟，张怡心　（湖州电力设计院，浙江湖州３１３０００）　摘要：为科学合理地选择变电站主接线方案，讨论变电站各电压等级的主接线比选方案，并建立基于变电站主　接线的供电可靠性模型和经济性模型．通过对比分析基于出线间隔数量的主接线总费用，研究推荐变电站各电压　等级的主接线方案．研究表明：对于２２０　ｋＶ母线，推荐采用双母线接线；对于１１０　ｋＶ母线，当１ｌ０　ｋＶ出线间隔数　量≤９时，推荐采用双母线接线，当１１０　ｋＶ出线间隔数量＞１０时，推荐采用单母三分段接线；对于１０　ｋＶ母线，推　荐采用单母四分段接线．该结论为科学选择２２０　ｋＶ变电站各电压等级的主接线提供了理论参考．　关键词：供电可靠性；经济性；主接线；变电站　中图分类号：ＴＭ４０６　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—１７３４（２０１７）０２—００８３—０５　变电站电气主接线是电力系统接线的主要组成部分，是系统电能传输和分配的重要环节＿１　］．目前变　电站主接线方案的选择主要参考《电力工程电气设计手册》［３］，但设计手册只给定选择范围，具体方案仍需　根据变电站实际情况来考虑　］．变电站电气主接线方案的选择需要考虑变电站在电网中的地位和作用［５］、　配电装置布置　］、变电站建设经济性　］和供电可靠性等因素［８］．本文以２２０　ｋＶ变电站为分析对象，提出变　电站供电可靠性计算模型，并基于变电站失电损失费用和设备购置费用等因素建立经济模型，然后以经济　计算结果为依据，科学合理地选择变电站的主接线方案．　１　变电站主接线方案分析　１．１　２２０　ｋＶ主接线方案　依据主接线灵活、可靠、节约和便于扩建的原则，对２２０　ｋＶ主接线提出两个比选方案：双母线接线和　单母线分段接线，其接线图如图１所示．　母线出线１　出线２　…－　出线Ⅳ　出线１　出线２　出线３…’　出线Ⅳ　母分　ｌ　Ｉ　上　Ｉ　一　一　ｌ　上　ｌ　ｌ　Ｉ　ｌ　变　双母线接线　图１　２　２　０　ｋＶ主接线方案　Ｆｉｇ．１　２２０　ｋＶ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　变　单母线接线　分析图１可知，相比双母线接线，单母线分段接线的出线／主变各间隔均可节省一组隔离开关．　收稿日期：２０１６—１１—１０　通信作者：王龙，工程师，研究方向：变电设计和电网规划．Ｅ—ｍａｉｌ：２０８７６６６３＠ｑｑ．ｃｏｒｎ　８４　湖州师范学院学报　第３９卷　１．２　１１０　ｋＶ主接线方案　根据出线规模和接线灵活等要求，对１１０　ｋＶ主接线提出两个对比方案：双母线接线和单母三分段接　线，其接线图如图２所示．　母线出线１　出线２　出线３…・出线Ⅳ　出线Ⅳ　出线Ⅳ　…・出线Ⅳ　双母线接线　图２　１１　０　ｋＶ主接线方案　单母三分段接线　Ｆｉｇ．２　１　１　０　ｋＶ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　分析图２可知，相比双母线接线，单母线三分段接线的出线／主变各间隔均可节省一组隔离开关，但需　多配置一组母线分段间隔．　１．３　１０　ｋＶ主接线方案　根据出线规模和配电室平面布置等要求，对ｌＯ　ｋＶ主接线提出两个对比方案：单母四分段接线和单　母三分段环形接线，其接线图如图３所示．　变　１Ｏ　ｋ　单母四分段接线　图３　１　０　ｋＶ主接线方案　单母三分段环形接线　Ｆｉｇ．３　１　０　ｋＶ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　分析图３可知，相比单母四分段接线，单母三分段环形接线可节省一组主变进线开关，但需要多配置　一组１Ｏ　ｋＶ母线桥或母线分段开关柜．　２　主接线可靠性和经济性计算模型　２．１可靠性计算模型　可靠性由故障率、年停运时间、可靠率和期望故障受阻电能等指标组成，各指标计算公式　¨　如下：　故障率：　一ＦＲ（次／年），　（１）　（２）　（３）　故障平均停电持续时间：Ｄ　＝ＲＴ，　年停运时间：　一　其中，Ｔ是年利用小时数．　（，Ｊ、时），　可靠率：Ａ　一　８　７６Ｏ　雨　亍’　（４）　第２期　王龙，等：供电可靠性的变电站主接线经济性研究　期望故障受阻电能指标：　ＥＥＮＳ　一Ｕ　×Ｌ　（ＭＷｈ／年），　（５）　其中，Ｌ　为对应可靠性判据下的进线／出线功率（Ｍｗ）．　根据上述公式，可计算得到各电压等级下的主接线方案可靠性结果．　２．２经济性计算模型　分析比较变电站主接线不同方案的经济性时，需考虑的费用包括设备购置费、建筑费用和电能损失费　用（因故障损失的电能收益）等．因为变电站内设备布置较紧凑，相比设备购置费和电能损失费用，不同主　接线方式的占地面积费用差别相对较小，因此，在计算不同主接线经济性时，忽略建筑费用．不同主接线方　案的经济性计算模型如下：　Ｎ　Ｍ　ＣＯＳＴ一＞：百　Ｃ　×　＋＞：ｃＬｏＳＳ　为第　个出线间隔所输送的电能损失费用．　电能损失费用计算公式为：　ＣＬＯＳｓ．　—ＥＥＮＳｊ×Ｐ，　（６）　式中：ＣＯＳＴ为主接线方案的总费用；Ｃ　为第ｉ类设备间隔的费用；，ｚ　为第ｉ类设备间隔的数量；Ｃ　。　ｓ，　（７）　式中：ＥＥＮＳｊ为第Ｊ个出线间隔所输送的电能量；Ｐ为电能价格．　依据《电力建设工程概预算定额》和《国网电网工程设备材料信息价》等文件，可得到各电压等级下主　要变电设备（ＧＩＳ设备）的价格，如表１所示．根据上述模型，可计算并对比分析各主接线方案的经济性．　表１　各电压等级下的主要变电设备价格　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｐｒｉｃｅ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｏｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ　３　算例分析　３．１　２２０　ｋＶ主接线方案　２２０　ｋＶ不同出线间隔数量时的主接线经济对比结果如图４所示．　１　…　１　５００　枢　踊１　０００　５ＯＯ　Ｏ　２　４　６　８　１Ｏ　出线间隔数量／个　图４　２　２　０　ｋＶ主接线方案（双母线和单母双分段）经济对比　Ｆｉｇ．４　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ２２０　ｋＶ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｏｕｂｌｅ—ｂｕｓ　ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ－ｂｕｓ　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　湖州师范学院学报　第３９卷　分析图４可知，２２０　ｋＶ采用双母线接线时，其总费用比单母双分段接线的总费用更低，且随着出线间隔　数量的增加，双母线接线的经济性优势更明显．因此，对于２２０　ｋＶ母线主接线，研究推荐采取双母线接线．　３．２　１１０　ｋＶ主接线方案　１１０　ｋＶ不同出线间隔数量时的主接线方案经济对比结果如图５所示．　１　６００　１　、、　１　２００　旺　枢８００　４００　０　４　６　８　ｌ０　ｌ２　ｌ４　ｌ６　出线间隔数量／个　图５　１　１　０　ｋＶ主接线方案（双母线和单母线三分段）经济对比　Ｆｉｇ．５　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　１　１　０　ｋＶ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｏｕｂｌｅ・ｂｕｓ　ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ－ｂｕｓ　３　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　分析图５可知，当１１０　ｋＶ出线间隔数量≤９时，其主接线采用双母线接线时的总费用更低；当１１０　ｋＶ出　线间隔数量＞１０时，其主接线采用单母三分段时总费用更低．因此，对于１１０　ｋＶ出线间隔数量≤９时，研究推　荐１１０　ｋＶ主接线采用双母线接线；当１１０　ｋＶ出线间隔数量＞１０时，研究推荐１１０　ｋＶ主接线采用单母三分　段接线．　３．３　１０　ｋＶ主接线方案　１０　ｋＶ不同出线间隔数量时的主接线方案经济对比结果如图６所示．　　１＼　暖　枢　１２　ｌ５　ｌ８　２１　２４　出线间隔数量／个　图６　１　０　ｋＶ主接线方案（单母线四分段和单母线三分段环形）经济对比　Ｆｉｇ．６　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　１　０　ｋＶ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｉｎｇｌｅ—ｂｕｓ　４　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ—ｂｕｓ　３　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　ｒｉｎｇ　分析图６可知，对于不同出线间隔数量，相比１０　ｋＶ母线采用单母三分段环形接线，单母四分段的总费　用更低，但两者总费用相差较小．综合考虑１Ｏ　ｋＶ母线停运检修或新增１Ｏ　ｋＶ间隔等因素，研究推荐１０　ｋＶ采　用单母四分段接线．　４　结论　基于２２０　ｋＶ变电站不同出线间隔数量，对比分析不同主接线方案的经济性，研究表明：对于２２０　ｋＶ　母线主接线，推荐采用双母线接线；对于１１０　ｋＶ母线主接线，当１１０　ｋＶ出线间隔数量≤９时，推荐采用双　第２期　王龙，等：供电可靠性的变电站主接线经济性研究　８７　母线接线，当１１０　ｋＶ出线间隔数量＞１０时，推荐采用单母三分段接线；对于１０　ｋＶ母线主接线，推荐采用　单母四分段接线．该结果为科学合理地选择２２０　ｋＶ变电站各电压等级的主接线方案提供了理论参考．　参考文献：　［１］许轶珊．变电站电气主接线综合评价系统的研究ＥＤ］．郑州：郑州大学，２００４：３．　［２］陈云峰，张焰．计及变电站主接线影响的输电网供电可靠性分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００７，３５（２）：６Ｏ一６３．　［３］罗兰凤．２２０　ｋＶ变电站总平面布置的优化设计［Ｊ］．企业科技与发展，２００８，２４２（２０）　１１　６—１】８．　［４］夏德明．变电站主接线方式对农网供电可靠性指标的影响问题探讨［Ｊ］．低碳世界，２０１３，２０１３（８Ｘ）：１０８—１０９．　［５］陈志伟．变电站单母四分段不完全接线设计［Ｊ］．农村电气化，２０１１（５）：１９—２Ｏ．　［６］陈丽，张磊，田晓军．基于２２０　ｋＶ变电站电气主接线优化方案的研究［Ｊ］．河北省科学院学报，２０１３，３０（３）：３９—４３　［７］李信，李巨泽．广州地区１１０　ｋＶ变电站１０　ｋＶ侧优化接线方式［Ｊ］．电网技术，２００８（￥２）：１５—２０．　［８］王莉．变电站电气一次设计［Ｊ］．环球市场信息导报，２０１４（３７）：１７５—１７５．　［９］刑振军．变电站主接线影响的输电网供电可靠性分析［Ｊ］．中国科技博览，２０１３（２８）：１—４．　［１ｏ］陈志伟．关于完善变电站标准设计和提高供电可靠性的研究［Ｊ］．黑龙江电力，２０１１，３３（３）：２３４—２３７．　［１１］冯剑．计及变压器经济运行的变电站主接线可靠性评估［Ｄ］．长沙：长沙理工大学，２０１０：６．　Ａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ＷＡＮＧ　Ｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｎｊｉｅ，ＺＨＡ０　Ｃｈｏｎｇｊｕａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｘｉｎ　（Ｈｕｚｈｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｚｈｏｕ　３１３０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｓｅｌｅｃｔ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ＳＵｂｓｔａｔＪｏｎ，ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃ—　ｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈａｔ，ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ａｒｅ　ｂｕｉｌｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｕｔｇｏｉｎｇ　１ｉｎｅｓ　ｎｕｍｂｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｄｏｕｂｌｅ—ｂｕｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｉＳ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　２２０　ｋＶ　ｂｕｓ．Ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ—ｂｕｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　１　１０　ｋＶ　ｂｕｓ　ｉｆ　ｔｈｅ　ｏｕｔｇｏｉｎｇ　ｌｉｎｅｓ　ｎｕｍｂｅｒ￣９．ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ—ｂｕｓ　３　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｉｓ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　１１０　ｋＶ　ｂｕｓ　ｉｆ　ｔｈｅ　ｏｕｔｇｏｉｎｇ　ｌｉｎｅｓ　ｎｕｍｂｅｒ＞１０．ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ—ｂｕｓ　４　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｉＳ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｆｏｒ　１０　ｋＶ　ｂｕｓ．Ａｌｌ　ｔｈｅｓｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ１　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　２２０　ｋＶ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｅｃｏｎｏｍｙ；ｍａｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　［责任编辑高俊娥］