探析區域電網220kV樞紐變電站一次系統

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摘要：在區域電網電力系統的電能傳輸的過程中，由于孤立電網運行的特點，220kV變電站發揮著樞紐變電站的作用，它為整個電力系統的安全、穩定運行提供保障的基礎，分析在區域電網系統中的220kV 樞紐變電站一次系統具有極其重要作用和意義。文章主要對區域電網220kV樞紐變電站一次系統進行探析，為類似變電站技術工作提供技術參考。

關鍵詞：區域電網；220kV；樞紐變電站；一次系統

前言

在區域電網的建設中，220kV樞紐變電站是電力系統中的核心電力設施之一，它承擔著區域電網電力系統電壓變換、接受和分配電能、對電壓進行調整等電力系統核心功能，同時也能控制電力系統潮流的流向，從而對整個電力系統的安全穩定與經濟運行產生重要影響。由于區域電網網架結構薄弱，采用孤網運行方式，存在電源容量小，系統穩定性差，用電負荷特殊等問題，為保證電力系統的安全穩定和高效運轉，有必要對變電站的一次系統進行分析。

1.220kV樞紐變電站主變壓器

根據現有電力系統的調查分析和電力系統中長期電力負荷需求預測以及潮流分析結論，結合本區域電網規劃建設情況，通過分析典型設計方案，計算變電站需要的變電容量，查閱相關行業標準與技術要求，選擇主變壓器的容量為2×180MVA。

變電站設三個電壓等級，分別為220kV、110kV、10kV，所選擇的主變壓器為三繞組變壓器，型號為SFSZ11-180000/220，接線組別YN，yn0，d11，額定電壓比230/115/10.5，阻抗電壓百分比分別為Ud（1-2）=14%，Ud（1-3）=23%，Ud（2-3）=8%。

主變中心點接地方式為：220kV及110kV側采用經隔離開關和保護間隙接地方式，10kV側采用不接地方式。

2.220kV樞紐變電站電氣主接線

2.1主接線的基本要求

2.1.1可靠性

樞紐變電站中電氣主接線的可靠性是滿足整個區域電網電力系統穩定運行的根本條件，影響電氣主接線可靠性的主要方面包括各種電氣設備元件的可靠性參數、主接線方式、電網系統結構，如斷路器、隔離開關、母線、繼電保護裝置等電氣設備元件的可靠性。電氣主接線應滿足電氣設備檢修時減少對區域電網系統供電的影響，設備和線路故障檢修時，減少停電用戶的數量和停電時間，以保證對重要用戶的供電。

2.1.2靈活性

樞紐變電站中主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備，切除故障，停電時間最短、影響范圍最小，并且在檢修時可以保證檢修人員的安全。

2.1.3經濟性

主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其發揮最大經濟效益。

2.2樞紐變電站的幾種主接線方式

影響變電站的電氣主接線選擇結果的要素有變電站在區域電網系統中所處的環境和地位、負荷的性質、出線回路數、區域電網結構等。主接線代表變電站電氣部分的主體結構結線方式，同時還是電力系統網架結構中不可替代的組成部分，它與電力系統的運行可靠性、電氣設備的選擇、各電壓等級配電裝置布置、繼電保護配置及安全自動裝置的設計、主要電力負荷的特性及分布情況等方面都有著密切的聯系。

2.2.1單母線接線及單母線分段接線

（1）單母線接線。單母線接線的每一回路都通過一臺斷路器和一組母線隔離開關接到這組母線上，這種接線方式的優點是簡單清晰，設備較少，操作方便和占地少。缺點是供電可靠性低。

（2）單母分段接線。用分段斷路器對單母線進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；當一段母線發生故障，通過分段斷路器切除故障段母線，減少停電范圍，缺點是母線故障或檢修時，仍有停電回路。

2.2.2雙母線接線及雙母線接線分段接線

（1）雙母線接線。雙母接線就是布置兩組母線可同時相互進行備用的電氣主接線方式。利用母線聯絡斷路器將兩組母線互相聯系在一起。它的主要特點有供電可靠、調度靈活、便于擴建等。

（2）雙母線分段接線。為使母線故障的停電范圍進一步縮小，可應用雙母分段接線，把工作母線分為兩段，每一段工作母線利用各自的母聯斷路器與備用母線相連，把出線回路以及電源在兩段工作母線上均勻地分布。雙母接線分段接線具有更高的可靠性，當其中一段工作母線出現故障后，通過繼電保護的作用下，退出故障段母線運行，將故障段母線所連的回路切換到備用母線上，即可恢復供電。缺點是增加了斷路器數量，增加占地面積，投資有所增加，但不僅具有雙母線各種優點，并且任何時候不會造成非故障回路停電，有很高的可靠性和靈活性。

2.3樞紐變電站電氣主接線選擇結果

電壓等級：220/110/10kV

各電壓側出線回路數如下：

220kV：14回，接線方案：雙母線分段接線

110kV：8回，接線方案：雙母線接線

10kV：12回，接線方案：單母分段接線

3.主要配電裝置的型式

3.1短路電流計算

按2030年系統容量水平設置計算條件，計算結果如下表：

短路點編號短路平均電壓三相暫態短路電流三相穩態短路電流三相沖擊短路電流單相短路電流單相沖擊短路電流兩相短路電流兩相沖擊短路電流兩相接地短路電流兩相接地沖擊短路電流

d123027.427.468.523.458.523.959.825.263.8

d211526.226.265.5 22.857

d3（電抗器之前）10.583.583.5208.8

d3（電抗器之后）10.525.624.260.5 21.152.8

3.2電氣總平面布置

區域電網樞紐變電站的主變壓器布置在變電站中區，220kV和110kV配電裝置采用戶內GIS雙列布置，分別布置在站區北側及東側，其中220kV和110kV 出線線路電壓互感器采用戶外敞開式常規布置，10kV配電裝置采用戶內雙列布置；10kV電容器組和電抗器采用戶外常規布置。

3.3主要配電裝置型式

母線采用三相共箱式主母線，額定電流3150A；220kV SF6斷路器采用三相聯動分相操作機構，額定電壓252kV，額定電流3150A，額定開斷電流50kA（3S）；220kV 隔離開關額定電壓252kV，額定電流3150A，額定開斷電流50kA（3S）；220kV電流互感器額定變比2×2000/1A；220kV電壓互感器變比220/0.1/0.1/0.1/0.1kV。110kV SF6斷路器采用三相聯動共箱式操作機構，額定電壓145kV，額定電流3150A，額定開斷電流40kA（3S）；110kV 隔離開關額定電壓145kV，額定電流3150A，額定開斷電流40kA（3S）；110kV電壓互感器變比2×1200/1A，110kV電壓互感器變比110/0.1/0.1/0.1/0.1kV。電容器組無功補償裝置容量2×（4×8Mvar），串聯電抗器電抗率5%和12%；并聯電抗器容量2×（2×10Mvar）；

4.繼電保護和自動裝置

變電站采用計算機監控系統，按無人值班設計。通過計算機監控系統