下载文档原格式
220kV双母线单分段接线方式的倒母线操作分析摘要:兴泰变220kv母线最终将采用双母线单分段的接线方式，采用双母线单分段接线是由于在电力系统发展过程中装机容量不断扩大，系统的短路电流已超过断路器的额定短路电流，为了限制短路电流，系统采取的一种限制短路电流的措施。
关键词: 双母单分段；短路电流；限制措施中图分类号：tm152文献标识码： a 文章编号：1前言220kv兴泰变电站位于河南省西部洛阳市宜阳县境内,始建运行于2010年6月,该变电站的投运提升了县级电网的运行电压等级及供电可靠性,为洛阳市区及洛宁县、宜阳县110kv电网的安全供电提供了有力支撑。
我们知道，双母线单分段接线是在电力系统发展过程中，由于装机容量不断扩大，系统的短路电流已超过断路器的额定短路电流，我省短路电流水平最高的地区是洛阳、郑州地区，部分厂站220千伏母线三相或单相短路电流将超过50千安。
因而必须采取措施降低上述厂站的短路电流，为了限制短路电流，避免大量开关等设备的更换，在条件具备情况下，超限厂站采取分母或分段运行方式，对降低厂站本身短路电流效果明显。
系统规定220kv出线超12-16回出线采用双母单分段，超过17回出线采用双母双分段运行方式。
兴泰变220kv出线目前没有超出规定，设计最终采取双母单分段运行方式，是为今后的系统发展做准备。
2母线保护配置兴泰变220kv母线保护配置了南京南瑞rcs-915和深圳南瑞bp-2b双套母差保护，每套保护将分段断路器间隔当作一个出线单元处理，两套保护共用一组ct,交叉接入，rcs-915母线保护及失灵交流电流取自各支路ct 3lh，bp-2b型母线保护交流电流取自各支路开关ct 4lh。
其母联或分段死区由母联或分段失灵保护完成。
母线保护由保护元件、闭锁元件和管理元件三大系统构成，且各系统独立工作。
其中bp-2b失灵保护不投，母差保护中的母联充电保护、母联过流保护由母联断路器保护实现，母差保护不使用母联充电保护、母联过流保护功能。
一、电气主接线及电气主接线图1、定义电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，又称为一次接线或电气主系统。
电气主接线电路图：用规定的电气设备图形符号和文字符号，表示设备的连接关系的单线接线图。
2、作用电气主接线是发电厂、变电站电气部分的主体。
主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及电力系统的稳定性和调度灵活性等密切相关。
3、对电气主接线的基本要求1）可靠性a.分析可靠性要考虑：（1）发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用（2）用户的负荷性质和类别（3）设备制造水平（4）运行经验b.评价可靠性的具体分析内容：断路器检修停电范围、时间母线故障或检修厂站全停及对系统稳定的影响2）灵活性（1）操作的方便性（2）调度的方便性（3）扩建的方便性3）经济性（1）节省一次投资（2）占地面积少（3）电能损耗少二、电气主接线的基本接线形式1、有母线接线：单母线接线（单母线分段接线、单母线分段增设旁路接线）；双母线接线（双母线分段接线、双母线分段增设旁路接线）；一台半断路器接线。
2、无母线接线：单元接线（扩大单元接线）；桥形接线（内桥、外桥）；角形接线（三角/四角/五角/六角）三、220KV母线的接线形式及优缺点：1)单母线接线:单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等优点,但可靠性和灵活性较差。
当母线或母线隔离开关发生故障或检修时,必须断开母线的全部电源。
2)双母线接线:双母线接线具有供电可靠,检修方便,调度灵活或便于扩建等优点。
但这种接线所用设备多(特别是隔离开关),配电装置复杂,经济性较差;在运行中隔离开关作为操作电器,容易发生误操作,且对实现自动化不便;尤其当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电所是不允许的。
3)单、双母线或母线分段加旁路:其供电可靠性高,运行灵活方便,但投资有所增加,经济性稍差。
220KV系统设备介绍及双母线接线⽅式220KV系统设备介绍及双母线接线⽅式⼀、 220KV系统设备参数1、220KV断路器参数（⼀）型式: 户外防污型, 单断⼝、六氟化硫断路器，弹簧机构。
数量: 220kV 分相操作 3台220kV 三相联动 1台（⼆）基本参数1、额定电压: 220kV2、最⾼⼯作电压: 252kV3、额定频率: 50Hz4、相数: 3相5、额定电流: 3150A6、额定短路开断电流: 40kA7、额定短路关合电流: 100kA(峰值)8、额定热稳定电流: 40kA(4S)9、额定动稳定电流: 100kA(峰值)10、分闸时间: < 0.04s11、合闸时间: < 0.12s12、额定操作顺序: 分-0.3s-合分-180s-合分13、断路器相间距: 3.5m14、额定绝缘⽔平雷电冲击耐压(峰值): 950kV1分钟⼯频耐压(有效值): 395kV15、额定SF6⽓体泄漏: < 1%/年16、SF6⽓体⽔分含量: < 150PPM2、220KV隔离开关参数（⼀）型式: 户外防污型, 三相机械联动,主⼑电动操作,接地⼑⼿动操动。
数量: 220kV垂直断⼝垂直开启交叉布置。
单接地 5组；不接地 3组220kV⽔平断⼝⽔平开启交叉布置。
双接地 5组（⼆）基本参数1、额定电压: 220kV2、最⾼⼯作电压: 252kV3、额定频率: 50Hz4、相数: 3相5、额定电流: 2000A6、额定热稳定电流: 40kA(4S)7、额定动稳定电流: 100kA(峰值)8、额定绝缘⽔平雷电冲击耐压(峰值): 1050kV1分钟⼯频耐压(有效值): 460kV9、隔离开关端⼦静拉⼒⽔平纵向: >1500N⽔平横向: >1000N垂直: >1000N静态安全系数不⼩于2.5，短时动态安全系数不⼩于1.7。
10、隔离开关主⼑及接地⼑电动操动机构：控制电压交流220V,电动机电压交流380V,配真空辅助开关。
220KV双母线接线倒母线操作方法作者：吴林洋来源：《中华建设科技》2013年第11期【摘要】变电站的倒闸操作是变电站运行人员最重要的日常工作之一。
从操作任务的接受到整个操作过程的结束，其中涉及很多细节，稍有不慎就会酿成大错，而220KV双母线倒母线操作是变电站中重要的倒闸操作，关系着人身、设备及电网的安全，因此掌握正确的操作方法是非常必要的。
【关键词】220KV变电站；倒母线操作：防范措施1. 220KV母线接线方式220KV母线常用的接线方式有双母线带旁路母线接线、双母线母联兼旁母开关接线、单母线带旁路母线接线。
220KV母线近期规划一般采用双母线单分段接线，远期规划采用双母线双分段接线方式。
双母线单分段接线除有供电可靠、调度灵活、扩建方便优点外，较双母线带旁路母线接线还有操作简单的优点，因此现在新建220KV母线主要采用双母线单（双）分段接线。
2. 220KV双母线倒母线操作顺序优化与危险点2.1 母差互联、母联改非自动、TV二次并列之间的顺序与危险点。
2.1.1 母差互联有2个作用：（1）当两把母线刀闸同时台上时，母差的2个分差回路电流都不平衡，无法正常工作，但2条母线的总差电流是平衡的，因此必须改单母方式，利用总差保护。
（2）母联断路器改非自动后，若单母方式，任一母线故障双母线都Os跳闸，若不改单母方式，任一母线故障后都要启动母差失灵，跳开非故障母线，切除时间长（延时0.2s），对系统安全不利。
2.1.2 母联改非自动的作用：热倒母线时母线刀闸是先合后拉，若母联跳开，会造成带负荷拉合刀闸。
TV二次并列的作用：当2把母线刀闸同时合上时，切换继电器同时动作，也会自动将TV二次并列，但切换继电器接点容量小，TV二次环流可能对它造成伤害，因此手动将TV二次并列，采用的是大容量接点。
若先将母联开关改非自动，后投入母差互联压板，在这两步之间任一母线发生故障，则母差保护先切除故障母线，然后靠母联失灵延时0.2 s切除非故障母线。
众所周知，智能变电站通过母线压变合并单元采集母线电压。
对于220kV变电站而言，220kV 母线压变合并单元一般配置两套。
两套电压合并单元均采集正母、副母电压，以相互独立的形式将正副母电压分别送至220kV各个间隔的第一套、第二套保护。
220kV第一套母差保护、主变第一套保护以及各个线路间隔的第一套保护电压均取自220kV 母线压变第一套合并单元。
若220kV正母压变故障或检修，正母运行的设备就会面临正母电压失去的危险。
为解决该问题，通常在母线压变合并单元处设置母线电压并列把手。
母线电压并列把手母线电压并列把手一般分位三个档位：“正母退出取副母”、“正常”、“副母退出取正母”。
正常运行时，把手处于“正常”档位；正母压变故障或检修时，把手切至“正母退出取副母”档位；副母压变故障或检修时，把手切至“副母退出取正母”档位。
母线电压并列把手1-13QK通过二次电缆分别与220kV母线压变第一套合并单元（南自设备PSMU-602GV-NU）、220kV母线压变第二套合并单元（南瑞设备PCS-221N-G-H3）建立联系。
当母线电压并列把手1-13QK正常档位时，端子1-13QK:1与1-13QK:3、1-13QK:5与1-13QK:7相连（黑色连线部分）。
当母线电压并列把手切至“正母退出取副母”档位时，红色虚线接通，即端子1-13QK:1与1-13QK:2、1-13QK:5与1-13QK:6连通，此时左端+24V正电源通过母线电压并列把手与合并单元相连，分别开入220kV母线压变第一套合并单元的1-13n12X9端子与220kV母线压变第二套合并单元2-13n12X9端子。
从而在母线压变合并单元内部实现母线电压的并列，此时正母运行的间隔第一套保护与第二套保护均采用副母电压。
类似地，当母线电压并列把手切至“副母退出取正母”档位时，蓝色虚线接通，即端子1-13QK:3与1-13QK:4、1-13QK:7与1-13QK:8连通，此时左端+24V正电源通过母线电压并列把手与合并单元相连，分别开入220kV母线压变第一套合并单元的1-13n12X10端子与220kV母线压变第二套合并单元的2-13n12X10端子。
220KV系统设备介绍及双母线接线方式一、 220KV系统设备参数1、220KV断路器参数（一）型式: 户外防污型, 单断口、六氟化硫断路器，弹簧机构。
数量: 220kV 分相操作 3台220kV 三相联动 1台（二）基本参数1、额定电压: 220kV2、最高工作电压: 252kV3、额定频率: 50Hz4、相数: 3相5、额定电流: 3150A6、额定短路开断电流: 40kA7、额定短路关合电流: 100kA(峰值)8、额定热稳定电流: 40kA(4S)9、额定动稳定电流: 100kA(峰值)10、分闸时间: < 0.04s11、合闸时间: < 0.12s12、额定操作顺序: 分-0.3s-合分-180s-合分13、断路器相间距: 3.5m14、额定绝缘水平雷电冲击耐压(峰值): 950kV1分钟工频耐压(有效值): 395kV15、额定SF6气体泄漏: < 1%/年16、SF6气体水分含量: < 150PPM2、220KV隔离开关参数（一）型式: 户外防污型, 三相机械联动,主刀电动操作,接地刀手动操动。
数量: 220kV垂直断口垂直开启交叉布置。
单接地 5组；不接地 3组220kV水平断口水平开启交叉布置。
双接地 5组（二）基本参数1、额定电压: 220kV2、最高工作电压: 252kV3、额定频率: 50Hz4、相数: 3相5、额定电流: 2000A6、额定热稳定电流: 40kA(4S)7、额定动稳定电流: 100kA(峰值)8、额定绝缘水平雷电冲击耐压(峰值): 1050kV1分钟工频耐压(有效值): 460kV9、隔离开关端子静拉力水平纵向: >1500N水平横向: >1000N垂直: >1000N静态安全系数不小于2.5，短时动态安全系数不小于1.7。
10、隔离开关主刀及接地刀电动操动机构：控制电压交流220V,电动机电压交流380V,配真空辅助开关。
3、电压互感器参数4、电流互感器参数5、避雷器参数1、避雷器额定电压（有效值） 200kV2、避雷器持续运行电压（有效值） 146kV3、避雷器直流参考电压≥290 kV4、避雷器标称放电电流（峰值） 10KA5、雷电电流冲击残压（峰值） 520 kV6、操作波冲击残压（峰值）≤442 kV7、陡波冲击电流下的残压≤582 kV8、静态安全系数不小于2.5,短时动态安全系数不小于1.7。
9、在1.1倍最高相电压时的无线电干扰电压不大于500μV，内部局部放电量不大于50Pc。
二、220KV系统设备结构性能1、220KV断路器一般要求220KV SF6断路器断路器为单断口瓷柱式SF6断路器。
GL314 SF6混合气体柱式分相操作断路器3台；GL314 SF6混合气体柱式三相电气联动断路器1台。
断路器的操动机构为液压式。
断路器能远方和就地操作,其间设有联锁。
断路器配备就地指示分、合闸位置的红、绿指示器。
断路器设有两套相同而又各自独立的分闸装置,每一套分闸装置动作时或两套装置同时动作时均能保证设备的机械特性。
操动机构自身具备防止跳跃、防止非全相合闸和保证合分时间的性能（可方便地解除）。
SF6断路器具备高低压闭锁装置。
2、220KV SF6断路器结构三相开关安装在同一个开关基架上，三相开关充了SF6气体作为灭弧和绝缘介质。
如下图三相开关经由管道与一个气室相连SF6气体密度由一个密度计监控，压力由一个压力表显示。
液压压力由压力监控器监控并通过一个压力表显示。
开关具有三个液压操作机构，它们固定在操作基架上。
操作能量将通过液压储能筒中压缩氮气储存。
开关具有一个液压操作机构，它们固定在操作基架上。
操作机构通过传动机构驱动极柱C再通过驱动杆操动极柱A和极柱B。
操作能量将通过液压储能筒中压缩氮气储存。
一台开关的三个极柱是一样的，灭弧室安装在绝缘子上，绝缘子对地形成了绝缘。
开关操作时的运动将能量从液压操作机构经换向装置以及绝缘材料制成的操作杆传输到灭弧室。
如下灭弧室的刨面图所示。
一个气密的陶瓷外套中装有触头系统以及汽缸和压气活塞。
电流通路为：上接线板、触头支架、接触管、可移动的接触管、环行分布的滑动触头、导向管、下接线板。
滑触头的两端各用一只螺旋弹簧向内压，由此获得导向管及接触管上所需的接触压力。
导向管及接触管是和灭弧喷嘴组装在一起的，灭弧喷嘴由特别的耐燃烧的材料制成。
可移动的接触管和吹弧汽缸是相互机械连接的，并通过脱叉和操作杆连接，压气活塞是和直立螺栓一起固定在下接线板上。
如下图分闸过程中，可移动的接触管和吹弧汽缸起相对固定着的压气活塞运动，从而压缩吹弧汽缸中的SF6气体。
触头一旦分离，也就是说，断口打开之后，被压缩的SF6气体通过吹弧删流入灭弧喷嘴，熄灭电弧并建立断口的绝缘强度。
在高开断时，SF6气体的压力通过电弧的作用进一步提高，从而有效地支持了灭弧过程。
3、开关的液压操作机构此液压操作机构是专用于这种开关系列的，它由液压操作机构、液压储能筒、控制单元组成。
液压操作具有紧凑的结构，它由液压缸、油箱、阀快组成，液压缸内的差动活塞在液压缸内的运动由主阀控制，活塞杆将活塞的运动经过连杆、换向装置以及极柱的操作杆传输到灭弧室。
油箱装满了开关操作所需要的液压油量。
油箱是双壁结构的，在接通控制电压或每次换向操作之后，液压油泵将在油泵的作用下从油箱经过一只滤油器打入储能筒。
阀快连同合闸线圈、辅助开关以及开关状态显示器一起安装在一个假如并通风的空间内，安装在阀快内的辅助开关由操作机构经连杆直接操纵，上面有许多可自由支配的常开接点和常闭接点和滑动接点。
开关的状态显示器是和开关的辅助开关轴机械连接的。
4、液压储能筒每只开关装有一个液压储能筒，操作能量储存于筒内的压缩N2内，此液压储能筒是一种活塞储能筒，可由移动的活塞N2和液压油隔开。
油泵通过油管可以给活塞加压，活塞同时连接通过高压油管连接着操作系统。
液压储能筒压力下降的原因有：1、开关的操作引起；2、内部泄漏（在液压回路中存在即使开关不操作也有自泄压发生）；3、环境温度下降；4、N2泄漏。
当压力下降到油泵启动压力32MPA时，将油从油箱打入储能筒。
当压力达到32MPA时，通过压力开关以及一只连着的时间继电器，大约在3秒后泵重新停止。
在任何情况下，如炎热的夏天，液压压力达到安全阀动作值，为了防止形成不允许的高压，安全阀打开，使高压油通过旁路泄漏到无压侧（油箱）。
N2泄漏的影响N2泄漏将影响操作，在N2泄漏时，活塞的工作行程一直向止挡管的方向扩大，压力在越来越短的时间内降至32MPA 值，另一方面，补油的压力升高，曲线越来越陡，致使每时间单元中泵打压次数增加。
N2泄漏的最终状态是液压储能筒内的活塞撞到止挡管上。
压力在由时间继电器设定的输油时间内迅速上升至35.5MPA。
在达到35.5MPA时，压力接点动作，此时停止打压油泵，发“N2泄漏”信号，开关合闸被立即闭锁，通过一个时间继电器延时3小时后（标准调节），开关不能分闸。
注：其它220KV设备的性能结构与500KV系统设备相仿。
三、220KV系统接线方式1、220KV电源系统概述220KV系统接线采用双母线接线方式。
两条进线分别为海岱I线和海岱II线，分别从凉城县220KV海城变电站送出。
两条出线分别为一期启备变和二期启备变，220KV I、II母线间装设有母联开关，正常运行时，海岱I线、一期启备变线在I母线运行，海岱II回线、二期启备变在II母线运行。
母联开关在合闸位，220KV两条母线并列运行。
启动/备用变压器高压绕组中性点经隔离开关接地，中性点采用空气间隙保护。
低压绕组中性点接地方式与高厂变的相同。
由于发电机－变压器组通过500kV线路直接连接到万全500kV变电所，而启动/备用变压器连接到内蒙220kV电网，因此在一些极端运行方式下，高压厂用系统正常电源和启动/备用电源间相角差比较大，必须避免两个系统非同期并列。
所以设置了同期装置。
为防止雷电过电压损坏设备，在220kV母线上各设一组氧化锌避雷器。
2、双母线接线的特点如下图所示，它具有两组母线W1、W2。
每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接，称为双母线接线。
有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高，其特点如下：1、供电可靠：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其他电路均可通过另一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。
例如：欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。
其步骤是：先合上母联断路器两侧的隔离开关，再合母联断路器QF，向备用母线充电，这时，两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。
完成母线转换后，再断开母联QF及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。
2单独进行试验时（如发电机或线路检修后需要试验），可将该回路单独接到备用母线上运行。
3、扩建方便：向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。
双母线接线具有供电可靠、调度灵活，又便于扩建等优点，在大、中型发电厂广为采用，并已积累了丰富的运行经验。
但这种接线使用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，投资较多；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。
尤其当母线出现故障时，须短时切换较多电源和负荷；当检修出线断路器时，仍然会使该回路停电。
为此，必要时须采用母线分段和增设旁路母线系统等措施。
四、220KV系统运行维护（一）线路开关的维护1、检查线路开关的各接线头无过热变色现象，无异音。
2、SF6气体的压力符合运行要求，操动机构运行正常。
3、检查开关的套管、拉杆支持瓷瓶等各部位清洁完整，无破损、裂纹和放电痕迹。
4、当环境温度偏低时，加强检查液压机构的油箱电加热应自动投入。
5、大风时检查引线有无大幅摆动和松动，周围有无被大风刮起物，上部有无挂落物。
6、雨后有无严重电晕，有无放电和闪络痕迹。
7、下雪时，套管接头处积雪是否融化，有无水珠。
8、开关事故跳闸后应检查套管有无裂纹，各处有无发热和烧伤痕迹。
（二）其它设备的维护1、检查刀闸各相触头接触紧密，无弯曲及烧伤现象。
2、检查刀闸引线接头无过热、变色现象。
3、TV内部声响应正常，无放电声及剧烈的振动声。
4、检查避雷器内部无响声，放电记录器是否动作。
5、避雷器瓷套、法兰应无裂纹破损及放电现象。
引线完整，接头应牢固。
6、雷雨后应检查避雷器的放电记录器动作情况，避雷器表面有无闪络，引线及接地牢固无损伤。
