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变电站总线布置和设计要求一、引言在为某一特定地区电网设计变电站/开关布置时有一定的灵活性。现有的条件，电气布置或现有设施的重要性可限制这种灵活性，但在最后的分析中，互联电网布置必须为输电系统提供高度的可靠性，可操作性和可维护性。基于上述原因，一个半断路器接线是输电开关场的首选而分支线路（尤其是对高电压和超高电压线路）是一般不被采用的。（参考PJM原则，以得到对于三端子线路上的应用方面的更多指导。）进一步扩大一个现有环形母线有时可能是不谨慎或不实际的。将一个环形母线改建成一个半断路器接线的理由包括接入电网的负荷大小或发电厂的大小和重要程度，现有母线的位置和电力系统的发展规划。环网越大，正常运行的概率就越高。系统解列或设备检修都可能使变电站分裂成多块，从而降低其可靠性。互联发电厂的可靠性等级应由发电厂的装机容量和运行的频率组成。例如为了最大限度的降低输电网的成本，将多个发电机连接到一条汇流母线上，但是这样每一个偶然的故障都有导致非常严重的经济后果的风险。二、功能标准当评估一项为新的联网用户提出的电气接线时，物理以及电气特性都必须加以考虑。只要用以下的标准评估布置，这是可以做到的：1、清除没有联网的客户的自有设施，包括同步式断路器和联网客户的输电线路。而这不应该对任何TO输电线路造成不利影响。这通常意味着可能会有一个或多个连锁电力网断路器。2、线路和断路器的安排应该满足当一个断路器动作时不会导致同一铁塔上的双回线路同时跳闸。3、任何情况下母线之间都应该有多重连接，包括所有离线发电机，而至少应有一台断路器是专为方便维修服务的。4、对于联网用户所拥有的不受PJM控制的线路和断路器，安排时应使传输负荷电流不能流过联网用户的联网设备。5、对于没有发电机端电压同步断路器或传输电压联系断路器的设备，发电机径向的连接线路应包括发电机线路的隔离开关，当发电机离线时，可通过隔离开关建立母线间的联系。6、开关场区域内电压传输导线或静态线圈的电压降低不应导致其他传输电压线路跳2闸。也就是说开关厂内线路不应有交叉，架间应有足够的空间以尽可能地减少一相线路掉落时接触到另一相线路的可能性。7、电气设备之间应有足够的间距用来：方便设备更换方便维修活动和相关的维修设备的进出最大限度地减少一个设备的严重故障对相邻设备产生不利影响的可能性。8、互联的电器安排应该是一个平衡的整体。例如发电机应沿母线分散布置而不是都聚在一头。这样安排目的是使负荷电流更平衡的流经整个变电站的设施。9、除了上述评价标准，在行评估一个变电站配置时，以下几个因素也需要加以适当考虑：运行的复杂性和灵活性负荷的可靠性输电线路的可靠性元件可靠性发电机接口线路维修NERC,MAAC要求/标准扩充性/适应性安全技术发展成本（资本和维护）备用设备的可用性三、变电站布置1、无障碍环境和布局至少在主设备的一边应有足够的空间和可供车辆通行的坚实的路面，以保证包括斗卡车和吊车在内的维修车辆接近电气设备，而不需要其他任何临近的电气设备断电，以方便进行维修或拆除并更换设备。一个断路器间中，从头至尾都必须铺设有通道，并且通道上方不能有电器设备或导线的阻碍。必须提供合适的石子或沥青通道。典型的相邻断路器间中心线的距离在230KV是65’，500KV是110’。电气设备周围必须为维修活动和相关的维修设备安排足够的空间。例如，只维修设备时，包括他的隔离装置都需要进行断电操作，以保证维修工作的进行。电气设备之间应有足够的电器距离，使得一条线路上的设备发生严重故障时，不会对其他线路上的电气设备产生不利影响。3在变电站内部，通常需要设置一条15—25英尺宽的环形通道。通道必须能够承受得住车辆运输变电站最重的设备。如果通道要求铺平，也必须满足同样的功能需求，通常铺成在6”厚的碎石路基上覆盖上4”厚的沥青，最后在顶层铺上2”厚的覆盖沥青。变电站必须能够24小时畅通无阻的进出。特别是车道入口到继电/控制室需要有带停车场的沥青通道。入口大门必须有通道的两倍宽，并且变电站的安全接地范围应包含打开大门的区域。开关场应该适当分级，以促进排水和使其他绝缘液体远离其他主要电气设备而直接流向计划区域。2、接地和遮拦整个变电站必须铺上最小厚度适当的石材（除了已铺平的区域），其中包括周边遮拦的接地区域，使得接地区域符合变电站近期发展规划的接地设计。变电站的整个遮拦和包括遮拦之外的区域都必须可靠接地。3、照明整个变电站必须提供充足的照明设施，以方便在夜间手动操作电气设备，变电站周边也应提供安全照明。高桅杆照明由于可能倒向电气设备而一般不被采用。4、雷击/浪涌/噪音保护所有电气设备必须以导电丝或避雷针的方式装设防雷保护。导电丝必须沿断路器间平行铺设以尽可能减小导电丝掉落对临近间隔产生不利影响。防雷屏蔽具体要求和第二节运行要求设计标准见V.N。在230KV及以上等级的变电站中须装设适当的控制线路屏蔽保护和接地保护。5、沟道典型的屋外主沟道系统由预制的按照本级别或以下级别安装的电缆沟组成，这些电缆沟带有持久防火层。在例如继电/控制室附近的通道等某些必须跨越沟道的地方，沟道上方铺设的表层应该能够承受住可能通过的最重的车辆和设备。在沟道系统中，电源一的相关线路和电源二的相关线路必须保持物理隔离。所有配线和沟道必须在本级或以下级别，管道和电缆架不能设计在一个等于或高于电气设备的高度的平面上。这项规定是为了尽量减少火灾中暴露的电线或与电器设备相关的爆炸。沟道的设计应该垂直于主母线而不能并行与高压输电线路下方。6、安全所有闸机和所有的大门都必须上锁，并应符合传输拥有者保障体系。如果应用电子安全系统，在发生停电事故时，必须有人工进入的方法。传输拥有者系统应为入侵报警系统提供适当的兼容。7、继电/控制室4变电站应配备继电/控制室，继电/控制室应尽量位于变电站的中心以减少它到电气设备的线路长度。并且应在带电的电气基础设施之外，这样，通向这里的通道就不必穿过带电的主母线之下了。如果安全系统允许通道上方有线路，则至少应满足安全距离。继电/控制室的建造应满足长寿命和尽量减少维修量。地方的管理者必须考虑到具体的设计要求，包括对排水、采暖通风设施和核准建筑材料的需要。继电/控制室中专为安全系统所租用的电信服务和电话等应有明确的划分，必须独立于联网用户的设备。8、配套设施变电站的布置必须考虑到配套设施，如为柴油发电机组留出合适的空间，维修设备，储存所需的垫子和锁链等等。5SUBSTATIONBUSCONFIGURATIONSANDDESIGNREQUIREMENTSA.IntroductionThereissomeflexibilityindevelopingasubstation/switchyardarrangementforaparticularinterconnection.Pre-existingconditions,electricalarrangementsorthecriticalityoftheexistingfacilitymaylimitthisflexibility,butinthefinalanalysistheinterconnectionarrangementmustprovideahighdegreeofreliability,operabilityandmaintainabilityfortheTransmissionSystem.Forthesereasons,thebreaker-and-a-halfswitchyardschemeisgenerallypreferredfortransmissionswitchyardsandalinetap(particularlyforhigh-voltageandextra-high-voltagelines)wouldnotbeconsideredacceptable.(RefertoPJMpoliciesforadditionalguidanceregardingthreeterminallineapplications.)Theremayalsobeinstanceswhenitisnotconsideredprudentorpracticaltofurtherextendanexistingringbus.Reasonsforchangingfromaringbustoabreaker-and-a-halfarrangementmightincludethecriticalityorsizeoftheloadorgenerationtobeinterconnected,orthenumberofbuspositionsinexistenceorplannedforthefuture.Thelargertheringbusthegreatertheprobabilitybecomesduringnormaloperations,multi-systemeventsandmaintenancethatthesubstationcouldbecomefragmentedintomultiplepiecestherebylosingitslevelofreliability.Thelevelofreliabilityforinterconnectedgenerationshouldbeconsistentwiththegeneration’santicipatedavailabilityandfrequencyofoperation.Multiplegeneratorsbussedontoasingleline,forexamplemayminimizetransmissioninterconnectioncost,butitcouldbeattheriskofsevereeconomiclost-opportunityconsequencesforasinglecontingencyfailure.B.FunctionalCriteriaWhenevaluatingaproposedelectricalinterconnectionfornewInterconnectionCustomer,physicalaswellaselectricalcharacteristicsmustbeconsidered.Thiscanbedonetoacertaindegreebyevaluatingthearrangementusingthefollowingcriteria:1.TheclearingoffailedInterconnectionCustomer-ownedfacilityequipment,includingsynchronizingbreakersandInterconnectionCustomertransmissionlines,shouldnotadverselyaffectanyTOtransmissioncircuits.Thisgenerallymeansthattherecouldbeoneormoreintertie6breakers.2.Thearrangementofcircuitsandbreakerbaysshouldbesuchthatastuckbreakeroperationwillnottriptwocircuitsonthesamedoublecircuittowerline.3.Multipletiesshouldbeprovidedbetweenbusesforallconditions,includingallgenerationoff-linewhileatleastonetransmissionbreakerisoutofserviceformaintenance.4.ThearrangementoflinesandbreakersownedbytheInterconnectionCustomerandnotundercontrolofPJM