电气主接线

2020年前后中国将建成以1000kV电压等级为核心的国家电网。作为特高压主干网架的华东电网，其可靠性分析具有重要意义。本文首先探讨了特高压电网可靠性评估的特殊性及研究进展，并对发输电系统可靠性评估软件的特点、方法和功能进行了简要介绍。然后，利用对传统时间序列分析法改进后的加权时间序列法建立预测模型软件，来对可靠性统计参数进行预测计算。以1000kV浙北特高压变电站为依托，利用该软件分析了三种典型1000kV变电站电气主接线的可靠性指标，得出了最优接线方案。 最后对特高压网架进行可靠性评估，通过计算各主要负荷点的可靠性指标，找出系统的薄弱环节，并提出相应的解决措施。分析所得结果对于特高压电网的规划、运行都有较高的参考价值。

本电站装设4台单机容量为280MW的混流式水轮发电机组，采用220kV电压等级送出，电气主接线发电机电压侧采用一机一变单元接线、升高电压侧220kV采用双母线接线，220ky出线总计5回；电站主辅机及电气系统构成包括：水轮发电机组及其相关系统（水轮机本体、发电机本体、励磁系统、调速系统、0技术供水系统、制动系统、推力外循环油系统、机组油压装置、顶盖排水装置、过速保护系统、进水口快速闸门、机组自动化监测与保护、机组状态监测系统、发电机消防系统、发电机断路器、电气控制系统、操作电源等。）辅机系统：（中压空压机系统、低压空压机系统、厂房渗漏排水系统、机组检修排C水系统、厂区排水沟系统、全厂水力量测系统、通风空调系统、泄洪系统等。）消防系统：（生活及消防给排水系统、火灾监测报警系统、灭火系统、防排烟系统0等。电气系统：包括主变及其附属设备、220kV-GIS设备、220kV出线站设备、厂用电系统、柴油发电机组、照明系统、防雷及接地系统、自动化监控系统、继电保护及安全自动装置、通信系统、操作电源系统等。）安保系统：（工业电视系统、门禁及安保系统等。)

《电气工程师手册》（机械工业出版社，第三版）、《中国电气工程大典》（中国电力出版社）等文献均介绍了传统一个半断路器主接线。传统一个半断路器又称 3/2 接线，每 2 条回路公用3 个断路器单元，即每条回路一个半断路器单元，每串的中间一台断路器单元称为联络断路器单元，两组母线和全部的断路器都投入工作，形成多环状供电，具有很高的可靠性和灵活性。下图是典型的一个半断路器接线形式示意图： 对于传统一个半断路器接线形式，每个外部回路通过 2 个方向供电，这将导致在 2 个电气主设备退出运行的情况下，该接线剩余部分的电气连通性可能会受到破坏，进而影响电力系统的可靠性和稳定性。下图为具有两个完整串的传统一个半断路器主接线，若#1 出线和#2 变压器都发生故障跳闸，也就是#1 断路器单元、#2 断路器单元、#5 断路器单元、#6 断路器单元都为电气断开状态时，那么非故障主设备（#2 出线、#1 变压器、A 母线、B 母线）将不再连通，这将造成#1 变压器所在变电站与外部系统失去连接（也就是#1 变压器失电），进而影响电力系统稳定性及供电可靠性。 本专利技术提出了一种基于 3-正则图的接线。根据图论的基本原理可知 3-正则图的顶点数为偶数，理论上顶点数可以无限多。下图以 8 顶点 3-正则图为例，设计了最多可以接 8 个外部电气元件的无母线一个半断路器电气主接线。下图中断路器单元（三相的断路器、隔离开关，电流互感器等的组合）作为 3-正则图支路，用长方形表示。另外，3-正则图的每个顶点连接一个外部电气元件（如一回输电线路、一台三相一体变压器，一组三相分体变压器），用空心圆表示。支路数和顶点数的比值为 1.5：1。每个外部电气元件通过三个方向供电，在 2 个电气主设备退出运行的情况下，该接线剩余部分的电气连通性不会受到破坏，可靠性比传统一个半断路器主接线高。

项目针对多端常规直流输电系统和两端直流多端化升级改造，开展了电气主接线、主回路参数、滤波器设计、过电压与绝缘配合、主设备配置及改造适应性等关键技术研究，形成了一套多端常规直流集成设计方法和多端化改造设计方法。 项目首次形成了多端常规直流输电系统集成设计体系，并开发了具有自主知识产权的多端直流输电系统设计软件。本项目成果应用于云贵互联通道工程，首次成功将两端直流升级为三端直流，最大限度保留交直流主设备，显著降低了设备造价、改造成本和建设难度，具有极佳的经济效益。实现云贵水火互济，保障西电东送清洁能源消纳，力促实现“碳中和”发展目标，具有良好的社会效益。