CN202602285U - 新能源电场升压变压器*** - Google Patents

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杨德州
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Abstract

一种新能源电场升压变压器***，包括主升压变压器，主升压变压器是三绕组330/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11,35kV汇集母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组330/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于330kV汇集母线。主升压变压器35kV侧改为Y型接线，消弧线圈或接地电阻直接接在35kV侧中性点上，取消了两绕升压方案采用的接地变压器，节约投资及占地面积；增加10kV角形接线绕组，提高了***稳定性；为电场提供一种35kV、10kV两种电压等级混合汇集的可能性。

Description

新能源电场升压变压器***
技术领域
本实用新型涉及新能源发电与输电技术领域，属于针对大型风电场、大型光伏电站等集中并网电场提出的升压变压器的设计方案；特别是一种新能源电场升压变压器***。
背景技术
在能源和环境问题备受关注的当今，风力发电、光伏发电等新能源发电技术作为一种洁净的可再生能源在许多国家得到了迅猛发展。随着我国各地区集中并网型风电、光伏基地的逐步开工建设，选择合适的并网型升压变压器对于提高新能源电场并网的安全性、可靠性，节约投资、减少风电场内部损耗、增加发电效益，具有非常重要的现实意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种大型新能源电场升压***；以提高大型新能源电场运行的安全稳定性，实现节约输送投资、减少变电损耗、增加发电效益的目的。
为了将风电或光伏电汇集成与主电网相匹配的330kV或220kV或110kV电压等级；本实用新型解决上述技术问题，采用下述三种并列的技术方案： 
其一，一种大型新能源电场升压***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置，消弧线圈或接地电阻，330kV送出线路， 330kV汇集母线，数条35kV汇集线路，每条35kV汇集线路并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条35kV汇集线路并接于35kV汇集母线，其特征在于：主升压变压器是三绕组330/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组330/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于330 kV汇集母线。
其二，一种大型新能源电场升压***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置，消弧线圈或接地电阻，220kV送出线路， 220kV汇集母线，数条35kV汇集线路，每条35kV汇集线路并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条35kV汇集线路并接于35kV汇集母线，其特征在于：主升压变压器是三绕组220/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11,35kV汇集母线与三绕组220/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组220/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组220/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于220kV汇集母线。
其三，一种大型新能源电场升压***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置，消弧线圈或接地电阻，110kV送出线路， 110kV汇集母线，数条35kV汇集线路，每条35kV汇集线路并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条35kV汇集线路并接于35kV汇集母线，其特征在于：主升压变压器是三绕组110/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线与三绕组110/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组110/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组110/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于110kV汇集母线。
对于装机容量不同的风电场或光伏电场而言，以330kV主电网为例，本实用新型的大型新能源电场升压***还有：数条10kV汇集线路，每条10kV汇集线路并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线，10kV汇集母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。
传统的升压方案是风机或光伏发电单元发出的电能经箱式升压变压器升至35kV后，再由两绕组主升压变压器升压至330kV或220 kV或110kV后接入相应的电网。
以330kV的电网为例，本实用新型提供的升压***的特征在于采用接线形式为YN/yn0/d11、电压等级为330/35/10kV的三绕组升压变压器。与传统升压方式相比，优势在于：
第一，主升压变压器35kV侧采用Y型接线，35kV汇集***相电压降为角形接线相电压的1/√3，有效降低了汇集***过电压水平，减小了汇集***单相接地时消弧容量，提高了***运行的安全稳定性；主升压变压器35kV侧改为Y型接线，优点是消弧线圈或接地电阻可以直接接在35kV侧中性点上，取消了两绕升压方案需采用的接地变压器，节约投资及占地面积；
第二，主升压变压器增加角形接线的10kV绕组，一是保留了原有升压***优点，为零序及谐波电流提供环流通道，减小了风机、太阳能电池大型变流器对公网的谐波污染，保证了***稳定性；二是增加了一个电压等级，新能源电场可以以35和10kV两种电压等级汇集至主升压变压器中、低压侧，能够优化新能源电场汇集方案，节约新能源电场自身投资；三是无功补偿装置装设在10kV侧，实现了与35kV汇集***的隔离，无功补偿设备提供的电容电流不占用消弧容量，提高了35kV汇集***发生单相故障时的灭弧成功率，增加了新能源电场的运行可靠性；取消35/10kV联络变压器，抵消了三绕组变压器在成本上的额外投资。
本实用新型为大型新能源电场接入***提供了一种可靠又经济的新方案，对输变电工程全寿命周期建设有着重要的意义，对我国今后大型新能源电基地发展具有示范意义，尤其适用于西部地区大型新能源电场。
附图说明
图１为大型新能源电场传统升压变压器***结构图，
图２为各大型新能源电场装机容量相同情况下本实用新型升压变压器***结构图，
图３为各大型新能源电场装机容量不同情况下本实用新型升压变压器***结构图。
图中：1—330kV送出线路，或220kV送出线路，或110kV送出线路；2—330kV汇集母线，或220kV汇集母线，或110kV汇集母线；3—35kV/330kV主升压变压器，或35kV/220kV主升压变压器，或35kV/110kV主升压变压器；4—35kV汇集母线；5—0.69/35kV箱式升压变压器，或0.27/35kV箱式升压变压器；6—风机，或光伏发电单元；7—35kV接地变压器，8—35/10kV联络变压器，9—动态无功补偿装置，10—消弧线圈或接地电阻，11—三绕组主升压变压器，12—10kV汇集母线，13—35kV汇集线路，14—10kV汇集线路。
具体实施方式
图１所示是新能源电场传统升压方案，以新能源电场接入330kV电网为例：
风电机组6发出的电能，电压为0.69kV，或光伏发电单元6发出的电能，电压为0.27kV，经低压电缆连接至0.69/35kV箱式升压变压器5或0.27/35kV箱式升压变压器5，升压到35kV后经若干回35kV汇集线路13并接至升压站内35kV汇集母线4，经330/35kV主升压变压器3升压后接到330kV汇集母线2，再经330kV送出线路1汇入330kV电网。新能源电场的330/35kV主升压变压器3的35kV侧经接地变压器7转换接线形式引出中性点后经消弧线圈或接地电阻10接地，新能源电场采用10kV动态无功补偿装置9时，采用35/10kV联络变压器8获得10kV电压等级，将动态无功补偿装置9并接至35/10kV联络变压器10kV侧。
以新能源电场接入220kV电网为例：风电机组6发出的电压为0.69kV电能，或光伏发电单元6发出的电压为0.27kV的电能，经低压电缆连接至0.69/35kV箱式升压变压器5或0.27/35kV箱式升压变压器5，升压到35kV后经若干回35kV汇集线路13并接至升压站内35kV汇集母线4，经220/35kV主升压变压器3升压后接到220kV汇集母线2，再经220kV送出线路1汇入220kV电网。
同样，以新能源电场接入110kV电网为例：风电机组6发出电压为0.69kV的电能，或光伏发电单元6发出的电压为0.27kV的电能，经低压电缆连接至0.69/35kV箱式升压变压器5或0.27/35kV箱式升压变压器5，升压到35kV后经若干回35kV汇集线路13并接至升压站内35kV汇集母线4，经110/35kV主升压变压器3升压后接到110kV汇集母线2，再经110kV送出线路1汇入110kV电网。
实施例1    图２为本实用新型在各大型风电场或光伏电厂装机容量相同情况下的升压方案；风电或光伏电汇集至330kV主电网，本实用新型提供的一种大型新能源电场升压***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置9，消弧线圈或接地电阻10，330kV送出线路1，330kV汇集母线2，数条35kV汇集线路13，每条35kV汇集线路13并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元6；各条35kV汇集线路13并接于35kV汇集母线4，其特征在于：主升压变压器是三绕组330/35/10kV主升压变压器11，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线4与三绕组330/35/10kV主升压变压器11的35kV绕组连接，动态无功补偿装置9经10kV母线12与三绕组330/35/10kV主升压变压器11的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻10与三绕组330/35/10kV主升压变压器11的35kV中性点连接，即中压侧中性点连接；主升压变压器11高压侧并接于330 kV汇集母线2。330 kV汇集母线2与330kV送出线路1连接。
实施例2    图２同样表示了风电或光伏电汇集至220kV主电网，各大型风电场或光伏电厂装机容量相同情况下的升压方案；送出线路是220kV送出线路1，汇集母线是330kV汇集母线2，主升压变压器是三绕组220/35/10kV主升压变压器11，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线4与三绕组220/35/10kV主升压变压器11的35kV绕组连接，动态无功补偿装置9经10kV母线12与三绕组220/35/10kV主升压变压器11的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻10与三绕组220/35/10kV主升压变压器11的35kV中性点连接；主升压变压器11高压侧并接于220 kV汇集母线2。其余与实施例1相同。
实施例3    图２同样也表示了风电或光伏电汇集至110kV主电网，各大型风电场或光伏电厂装机容量相同情况下的升压方案；送出线路是110kV送出线路1，汇集母线是110kV汇集母线2，主升压变压器是三绕组110/35/10kV主升压变压器11，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线4与三绕组110/35/10kV主升压变压器11的35kV绕组连接，动态无功补偿装置9经10kV母线12与三绕组110/35/10kV主升压变压器11的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻10与三绕组110/35/10kV主升压变压器11的35kV中性点连接；主升压变压器11高压侧并接于110 kV汇集母线2。其余与实施例1相同。
上述三个实施例的共同点在于消弧线圈或接地电阻10直接接在主升压变压器11中压侧中性点上，动态无功补偿装置9直接并接主升压变压器11的10kV侧。取消了新能源电场传统升压方案所使用的接地变压器7和无功补偿联络变压器8，节省了设备的运行维护费用。另外，35kV汇集***为Y型接线***，降低了***相电压，降低了***过电压水平，设备选型均可根据相电压选择，同时降低了汇集***故障概率。
实施例4
图３为本实用新型在各大型新能源电场装机容量和汇集距离不同情况下的升压方案，以风电或光伏电汇集至330kV主电网为例，参见图3：本实用新型的大型新能源电场升压***还有：数条10kV汇集线路14，每条10kV汇集线路14并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线12，10kV汇集母线12与三绕组330/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。其余与实施例1相同。
实施例5
图3同样表示了本实用新型在各大型新能源电场装机容量和汇集距离不同情况下、风电或光伏电汇集至220kV主电网的升压方案，大型新能源电场升压***还有：数条10kV汇集线路14，每条10kV汇集线路14并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线12，10kV汇集母线12与三绕组220/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。其余与实施例2相同。
实施例6
图3同样表示了本实用新型在各大型新能源电场装机容量和汇集距离不同情况下、风电或光伏电汇集至110kV主电网的升压方案，大型新能源电场升压***还有：数条10kV汇集线路14，每条10kV汇集线路14并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器5低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线12，10kV汇集母线12与三绕组110/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。其余与实施例3相同。
实施例4、5与6的共同点在于新能源电场的风机或光伏发电单元6经汇集***升压后分别接入主升压变压器11的35kV汇集母线4及10kV汇集母线12。该升压方案适用于装机容量和汇集距离不同的新能源电场情况，装机容量较大或汇集距离较远的电场采用35kV电压等级汇集，汇集线路并入升压站主升压变压器11的35kV汇集母线4，装机容量较小或汇集距离较近的电场采用10kV电压等级汇集，汇集线路并入升压站升压变压器11的10kV汇集母线12。该方案风电场或光伏电场的升压过程与图２所述一致，主要是针对同一区域内不同装机容量的电场进行两种电压等级集中汇集、打捆外送的情况。
下面是三项本实用新型的工程应用实例，其工程背景：根据国务院办公厅文件国办发2010[29]号《国务院办公厅关于进一步支持甘肃经济社会发展的若干意见》中第三十三条——大力发展河西新能源：加快建设以酒（泉）嘉（峪关）为中心的风电、以敦煌为重点的太阳能发电示范基地，力争到2020年建成千万千瓦级以上风电基地、百万千瓦级以上太阳能发电基地，配套建设稳定风电送出的电源项目。
“酒泉千万千瓦级风电基地”立项后，国家能源局、国家***、中国电科院、甘肃省电力公司以及甘肃省电力设计院等有关部门充分研究和论证，结合西北电网特点，提出了单个大型新能源电场的装机容量原则和地区风电场打捆原则：酒泉风电基地单个大型风电场装机容量确定为200MW、同一区域600MW风电机组打捆上网（不含特许权项目），既可保证电网的安全经济运行，又使发电企业的效益最大化。
“酒泉千万千瓦级风电基地”二期工程包含15个200MW风电场及合计装机容量300万kW，为当时世界上规模最大、接入电压等级最高的超大型风电基地，甘肃省电力设计院完成了其相关接入***设计、无功配置论证、升压站设计等相关工作。
“酒泉65万千瓦大型风力发电机组示范工程”工程包含13个50MW风电场，合计装机容量65万kW，甘肃省电力设计院完成了其相关接入***设计、无功配置论证、升压站设计等相关工作。
“敦煌100万千瓦光伏发电示范项目”工程包含合计装机容量100万kW，甘肃省电力设计院完成了其相关接入***设计、无功配置论证、升压站设计等相关工作。
工程应用实例1
安北第四风电场合计装机600MW，分A、B、C三个区域风电场，每区装机容量200MW。
按照本实用新型的方法，对安北第四A、B、C三个区域风电场进行升压变压器进行设计论证：
A）三个风电场南北方向竖直排列，南北方向宽度约25km，东西方向宽度约7km。风电场采用35kV汇集方案，风电场主升压变压器采用三绕组主升压变压器形式，电压等级330/35/10kV，接线组别YN/yn0/d11，采用35 /330kV一次升压方式，直接汇入330kV主网络。
B）风电场正常运行时风机表现为电源特性，因此升压变压器主抽头额定电压应高于各标称电压的10%；风电场各风机由静止转化到投运过程时需***提供电源，此时风机表现为负荷特性，因此升压变压器主抽头额定电压应等于各标称电压；兼顾风电场的电源特性和负荷特性推荐风电场升压变压器主抽头为345±8×1.25%/35/10kV。
C）根据电力***安全经济运行的要求，推荐安北第四风电场升压变压器均采用YN/yn0/d11接线方式，低压侧构成3次谐波和零序电流环流通道，减小了风机大型变流器对公网的谐波污染。风机箱式升压变压器推荐采用YN/d11接线方式，同一电压等级内接线方式相同，便于各种二次设备的配置。
以上升压站升压变压器配置方案，顺利通过了国家电网公司组织的评审，已被业主采纳。
工程应用实例2
中广核大梁风电场由中广核集团大梁东风电场、大梁北风电场构成，升压后打捆以一回330kV输电线路接入红柳330kV变电站。
两个风电场装机容量均为50MW，合计100MW。甘肃省电力设计院完成了其接入***设计报告和升压站可研报告及相关施工图等。按照工程应用实例1相同步骤，详细论证了三台升压变压器的设计方法。
以上升压站升压变压器配置方案，顺利通过了甘肃省电网公司组织的各级评审。
工程应用实例3
敦煌百万千瓦光伏发电示范项目一期装机容量为100MW，包含装机容量10MW的光伏发电站6个，装机容量40MW的光伏发电站1个，一期100MW光伏发电项目采用打捆外送方案并入110kV敦煌变。该项目采用图3所示的升压方案，40MW的电站采用35kV进行汇集，10MW的电站采用10kV进行汇集，大幅节约了工程投资。甘肃省电力设计院完成了其接入***设计报告和升压站可研报告及相关施工图设计等。

Claims (6)

1.一种新能源电场升压变压器***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置，消弧线圈或接地电阻，330kV送出线路， 330kV汇集母线，数条35kV汇集线路，每条35kV汇集线路并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条35kV汇集线路并接于35kV汇集母线，其特征在于：主升压变压器是三绕组330/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组330/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于330 kV汇集母线。
2.如权利要求1所述的一种新能源电场升压变压器***，其特征在于：该***还包括数条10kV汇集线路，每条10kV汇集线路并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线，10kV汇集母线与三绕组330/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。
3.一种新能源电场升压变压器***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置，消弧线圈或接地电阻，220kV送出线路， 220kV汇集母线，数条35kV汇集线路，每条35kV汇集线路并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条35kV汇集线路并接于35kV汇集母线，其特征在于：主升压变压器是三绕组220/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线与三绕组220/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组220/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组220/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于220kV汇集母线。
4.如权利要求3所述的一种新能源电场升压变压器***，其特征在于：该***还包括数条10kV汇集线路，每条10kV汇集线路并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线，10kV汇集母线与三绕组220/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。
5.一种新能源电场升压变压器***，包括主升压变压器，动态无功补偿装置，消弧线圈或接地电阻，110kV送出线路， 110kV汇集母线，数条35kV汇集线路，每条35kV汇集线路并接多条35kV汇集电缆，每条35kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条35kV汇集线路并接于35kV汇集母线，其特征在于：主升压变压器是三绕组110/35/10kV主升压变压器，接线方式为YN/yn0/d11, 35kV汇集母线与三绕组110/35/10kV主升压变压器的35kV绕组连接，动态无功补偿装置经10kV母线与三绕组110/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接，消弧线圈或接地电阻与三绕组110/35/10kV主升压变压器的35kV中性点连接；主升压变压器高压侧并接于110kV汇集母线。
6.如权利要求5所述的一种新能源电场升压变压器***，其特征在于：该***还包括数条10kV汇集线路，每条10kV汇集线路并接多条10kV汇集电缆，每条10kV汇集电缆连接一个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器，每个0.69/35kV或0.27/35kV箱式升压变压器低压侧经低压电缆连接一台电压为0.69kV的风机或电压为0.27kV的光伏发电单元；各条10kV汇集线路并接10kV汇集母线，10kV汇集母线与三绕组110/35/10kV主升压变压器的10kV绕组连接。
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