變電站一次系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計(jì)研究

付華臣 鄭曉磊

【摘 要】一次系統(tǒng)是供電系統(tǒng)中主要的組成部分，主要的作用是對電能進(jìn)行生產(chǎn)、傳輸、配比和使用，以發(fā)電機(jī)、電壓器、斷路器和互感器等一次設(shè)備組建。當(dāng)運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有很大的幫助。本文針對220kV變電站的一次系統(tǒng)進(jìn)行探討，對220kV變電站的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】220KV變電站;一次系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計(jì);

在目前的國內(nèi)情況下，電力系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，為電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)提供了良好的環(huán)境，變電站是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)作為電力系統(tǒng)中變換電壓電流與分別傳輸電能的重要設(shè)施。一次系統(tǒng)是變電站的重要組成部分，只有對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行模式進(jìn)行改變，并不斷的提供優(yōu)化，才可以使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1變壓器選擇及簡要分析

1.1變壓器設(shè)計(jì)分析

變壓器通常是變電站中最基礎(chǔ)的設(shè)備之一，變壓器的選擇是否合理對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、以及維護(hù)性都帶有重大影響。因此，在對220kV變電站的一次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要對變壓器的數(shù)量以及容量進(jìn)行合理的配比設(shè)計(jì)。對220kv變電站的一次系統(tǒng)中，需要應(yīng)用兩臺主變壓器互為備用，保證區(qū)域供電的穩(wěn)定性。在確定主變壓器的容量時(shí)，需要對用電區(qū)域的總負(fù)荷峰值進(jìn)行測試。

1.2關(guān)于主變壓器的選擇類型

相數(shù)：電力系統(tǒng)的選擇依據(jù)通常情況，主要使用的是三相變壓器，使得運(yùn)輸條件大幅度的改善。

繞組：三繞組變壓器的使用條件是需要單個繞組的容量達(dá)到額定容量的15或者超過15時(shí)，如果缺少既定條件，就會導(dǎo)致資源出現(xiàn)無端損耗，這樣的情況下考慮到經(jīng)濟(jì)原因就推薦雙繞組變壓器，而非三繞組。

1.3確定變壓器臺數(shù)和額定容量

1.3.1確定主變的額定容量

主變壓器基本上會按照城市規(guī)劃以及未來發(fā)展，提出5-10年的計(jì)劃負(fù)載進(jìn)行選擇，并且考慮到更長的時(shí)間距離。根據(jù)相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃、用電性質(zhì)、用戶結(jié)構(gòu)等全面的因素來考慮。

當(dāng)主變壓器因故停運(yùn)時(shí)，就需要考慮提升變電站的數(shù)量來分?jǐn)傌?fù)載。假如變電站的主變壓器的容量達(dá)到65-85% 的負(fù)載，要求達(dá)到I類以及II類的荷載供電。

所以，在按照容量合適的情況下通常選擇兩個SSpsl——120000型號的三相分解開關(guān)。同時(shí)容量比通常是110/100/60kV高壓220/120/10。

1.3.2關(guān)于主變的調(diào)壓方式選擇

主要以兩種方法適用于通常情況下：無功率開關(guān)，調(diào)節(jié)范圍通常為10%。第二種則是叫做有載電壓調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍通常為30%左右。

因?yàn)樽冸娬镜碾妷悍秶▌虞^大，所以需要選擇有載電壓調(diào)節(jié)方法從而達(dá)到要求。

1.3.3關(guān)于中性點(diǎn)的接地設(shè)計(jì)和連接組選擇

通常需要在變壓器繞組與系統(tǒng)電壓相位之間使用同種方式連接，不然就無法進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行。星形“Y”和三角形“D”是主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)中的一種連接方式。

在60kV和較低的系統(tǒng)內(nèi)，因?yàn)槭菃雾?xiàng)接地，因此通過電流值很低，所以再考慮到電流值低的條件下使用不接地的方式。220kV和110kV的設(shè)備里安裝了隔離開關(guān)、避雷器和保護(hù)間隙等套件。主變的220kV以及110kV的中性點(diǎn)通常情況下是直接接地的，并且搭配無間隙氧化鋅避雷器使得雷電對于中性絕緣點(diǎn)的破壞概率降到最低。

1.3.4關(guān)于主變冷卻的選擇方式

正常的主變壓器冷卻系統(tǒng)安裝主要選擇三種方式：風(fēng)冷系統(tǒng)、強(qiáng)制油循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)和強(qiáng)制油循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。風(fēng)冷主要是給一些小型的變壓器使用。

2關(guān)于主接線的設(shè)計(jì)形式

2.1主接線設(shè)計(jì)分析

主接線作為基礎(chǔ)的重要部分構(gòu)建于電力系統(tǒng)中，主接線的設(shè)計(jì)構(gòu)型也對著電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行產(chǎn)生相關(guān)影響，同樣影響著變電站中多種設(shè)備和裝置的選擇。在對主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)型時(shí)，需要遵循經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及適應(yīng)性的要求。所以，在對220kV變電站的以此系統(tǒng)進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)時(shí)，需要對變電站的整體情況、運(yùn)行歷史、載荷情況以及相關(guān)的電氣設(shè)備進(jìn)行具體分析。220kV的變電站的一次系統(tǒng)中最為常見的是雙母接線的設(shè)計(jì)方式，因此具備較高的靈活性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)適用性。

2.2系統(tǒng)接線圖

220kV側(cè)通常在系統(tǒng)中以雙回路連接方式出線，系統(tǒng)一般設(shè)置為無線。

110千伏側(cè)則在系統(tǒng)中以四回方式連接;峰值荷載是100MW;功率因數(shù)是;0.85;在峰值時(shí)期的使用極限小時(shí)數(shù)是5100小時(shí)。

10千伏側(cè)則通過12回的方式進(jìn)行連接;峰值載荷為20MW;功率因數(shù)是0.85;處于峰值時(shí)期的使用小時(shí)數(shù)為5400小時(shí)。

2.3三種接線方式類比

可靠性，是一座城市的電力企業(yè)給居民提供電力供應(yīng)的首要條件。因電路受損所造成的斷電，不但會對電力企業(yè)的聲譽(yù)、利益造成損害，同樣會對政府主導(dǎo)中多個結(jié)構(gòu)部門造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，更有甚者可能導(dǎo)致人員傷亡和不良的政治影響。例如：因設(shè)備損壞導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失，城市的生活秩序被擾亂，影響人們的日常工作。

靈活性，主要要求在布線方面一定要走線靈活，而且簡單易于操作，方便檢修人員維護(hù)，給未來的擴(kuò)建留下余地。

經(jīng)濟(jì)性，在達(dá)到日常技術(shù)要求的前提下，需要達(dá)到預(yù)算數(shù)額小，投資占比小，占據(jù)的空間低，功率損耗低的特點(diǎn)。

本站是以220/110/10KV的三級電壓方式構(gòu)建，兩組主變的額定容量是120000kVA。110kV通過四回方式出線，10kV以12回方式出線。在以上的情況下，明顯發(fā)現(xiàn)本站和系統(tǒng)緊密相連且?guī)в懈嗟牟遄娐?，是電網(wǎng)中較重要的位置，所以，當(dāng)穩(wěn)定了供電可靠性的情況下，需要盡量的減少投資，使得每年總運(yùn)行成本降到最低，且易于操作，對于后續(xù)維護(hù)具有相應(yīng)的升級空間，而且?guī)в行⌒椭鳈C(jī)的連接方式。

方案一，220kV以及110kV側(cè)都采取雙母線方法，10kV側(cè)采取單母端

方案二，針對帶旁路的220kV和110kV側(cè)需要采用雙主機(jī)，而帶旁路的35kV側(cè)也采取單字母端。

方案三，220kV側(cè)雙母線，110kV側(cè)雙主機(jī)帶旁路，35kV側(cè)單字母端。

2.4多個方案比較

比較了方案1以及方案3后得出：對于110kV側(cè)雙母線旁路的表現(xiàn)要好于單獨(dú)配置的雙母線。

將方案二以及方案三進(jìn)行比較得知：220kV側(cè)雙主總線旁路的優(yōu)勢較單獨(dú)配置的雙母線更大，而且還增加了隔離開關(guān)的數(shù)量。但投資規(guī)模更加龐大，布局更為復(fù)雜，同時(shí)在空間占用上也更大，因此雙母線是更為經(jīng)濟(jì)的選擇。同理，35kV側(cè)也會選擇單母分段。

在進(jìn)過多方比較之后，方案三較為優(yōu)秀：220kV側(cè)雙母線，110kV側(cè)雙主機(jī)帶旁路，35kV側(cè)單母段。

3結(jié)束語

伴隨多種新的電力技術(shù)發(fā)展，人們不斷在刷新電力系統(tǒng)對上限的要求，希望電力系統(tǒng)能滿足日常的發(fā)展需求，變電站的平穩(wěn)運(yùn)行對日常電力系統(tǒng)的安全尤為重要。對220kV變電站進(jìn)行研討考慮之后，記錄相關(guān)變電站一次系統(tǒng)電氣主接線的設(shè)計(jì)過程，并且為未來變電站的進(jìn)一步升級提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，使得其他變電站的相關(guān)設(shè)計(jì)可以有一個借鑒與參考的空間。

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（作者單位：中國電建集團(tuán)河南省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司）