淺析220kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計分析

陳璐 姚華為

摘要：一次系統(tǒng)由電壓器、發(fā)電機、互感器及斷路器等組成，是供電系統(tǒng)中主要的組成部分，主要負責(zé)生產(chǎn)、輸送、分配及使用電能。一個合理的一次系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)提供保障。本文對220kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計的重要性及原則進行闡述，并針對220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計進行分析，以期為我國變電站技術(shù)的后期發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：220kV變電站；一次系統(tǒng)；設(shè)計方案

引言：

變電站設(shè)計水準會直接影響整個變電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，所以設(shè)計人員要對每一個設(shè)計環(huán)節(jié)都高度重視，進行嚴謹?shù)卦O(shè)計，以滿足電力行業(yè)的相關(guān)標準。為合理保證變電站操作合理性及經(jīng)濟科學(xué)化，變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計工作要以國家制定的環(huán)保節(jié)能政策為依據(jù)，對變電站中的相應(yīng)設(shè)備實施保護和控制。

一、220kV變電站一次系統(tǒng)的意義

電網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性與變電站的性能密不可分，近年來，我國電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展讓變電站的運用和優(yōu)化日益提高。盡然如此，變電站一次系統(tǒng)目前依舊存在一定程度的問題，極易引起安全事故，給社會發(fā)展帶來損失。所以，合理科學(xué)地設(shè)計一次系統(tǒng)，能夠給變電站一次回路和設(shè)備的安全性提供保障。因此，設(shè)計人員要對一些易發(fā)或隱藏的危害進行全面考慮，科學(xué)地設(shè)計一次系統(tǒng)，讓一次系統(tǒng)的作用在實際中得以完全發(fā)揮，給變電站的可靠運行打下堅實基礎(chǔ)。

二、220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計原則

電力系統(tǒng)若要實現(xiàn)平穩(wěn)運行的目標，對220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計就應(yīng)該以如下原則為準：第一，安全可靠。安全可靠原則是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)，不管使用哪種設(shè)計方案，都應(yīng)該對此原則嚴格遵守；第二，協(xié)調(diào)性。要讓各地區(qū)的環(huán)境與變電站更加融合，就要以當(dāng)?shù)氐膶嶋H狀況為準，這樣設(shè)計的一次系統(tǒng)才會更有意義；第三，特殊性。由于220kV變電站的特殊性，在設(shè)計一次系統(tǒng)時應(yīng)謹遵其特殊性；第四，最大效益。電力企業(yè)的經(jīng)濟效益及社會效益都與一次系統(tǒng)的設(shè)計有關(guān)，因此在設(shè)計時定要全面研究；第五，持續(xù)性發(fā)展。設(shè)計人員在對變電站的一次系統(tǒng)進行設(shè)計時，要將眼光放長遠，不能只關(guān)注當(dāng)下情況。

三、220kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計方案

（一）選擇主變壓器

主變壓器作為220kV變電站系統(tǒng)的關(guān)鍵配置，對整個主線的架構(gòu)和模式都有重要作用。所以，對主變壓器的選擇要結(jié)合城市的規(guī)劃及發(fā)展方向，合理選取適用的型號及規(guī)格。為了保障變電站的平穩(wěn)運行，工程設(shè)計者在選擇主變壓器時不但要考慮電力體系、輸送功率、傳遞容量及饋線回路數(shù)等因素，還要對變壓器停止運行狀態(tài)下需要的容量及超負荷性能引起重視。對一般的變電站來說，主變壓器若發(fā)生停止運作的情況，其他的輔助變壓器就要有65%左右的負載能力。也就是說，實際運行中的主變壓器發(fā)生故障，就可以用其他變壓器繼續(xù)為城市運作提供電力能源。針對城市變壓器，要制定出多種可供選擇的安裝方案，并實行全方位分析，判斷各個方案的優(yōu)劣性，然后以變電站的負荷能力需要為依據(jù)對主變壓器的數(shù)量及容量進行選擇。運行發(fā)生故障時，要充分考慮變壓器在超負荷狀態(tài)下的承載力。

（二）設(shè)計主接線

城市電網(wǎng)的運行以穩(wěn)定安全為目標，所以在對變電站的主接線進行選擇設(shè)計時，就要考慮到城市地理環(huán)境、變電站實際作用、變壓器數(shù)量、進出線及電壓等級等因素對其的影響。當(dāng)下城市人口繁多、用地緊張，電網(wǎng)主接線的簡化設(shè)計已經(jīng)成了核心關(guān)鍵。而可靠性、經(jīng)濟性及靈活性作為變電站主接線需要滿足的實際需求，要求設(shè)計者有效避免主接線設(shè)計難度的增加。盡管如此，在實際建造的時候還是會出現(xiàn)不少問題，例如成本投資、占地面積及檢修維護等。因此，設(shè)計者在實際設(shè)計時要以變電站具體情況及相應(yīng)要求為依托，結(jié)合變電站運行狀態(tài)、電氣設(shè)備特點及負載能力，提供最優(yōu)的設(shè)計方案。變壓器的接線工作主要使用雙電源形式進行處理，注意其中的一路線要連接其他城市電網(wǎng)的變電站。變壓器組量斷路器形式是高壓線路的選用方式，單母線四分段形式主要用于低壓線路，以此為基礎(chǔ)，選擇手車式開關(guān)。選用這種接線方式牽涉到的高壓設(shè)備比較少，占地面積小，能夠有效節(jié)減投資成本，簡化繼電保護。另外，電源電能耗完之后，使用儲備電源轉(zhuǎn)移負荷，可以較快地恢復(fù)供電。但是，這種接線方式的弊病也是比較大的，例如，若高壓設(shè)備電源供電中止，要停止其中一臺變壓器，并在短時間內(nèi)限制部分的電負荷。

（三）選擇電氣設(shè)備

為了節(jié)約220kV變電站一次系統(tǒng)的占地面積，在對電氣設(shè)備進行選擇的時候，要優(yōu)先選用較小體積的設(shè)備。高阻抗性設(shè)備的制造技術(shù)比較成熟，在對主變壓器的選用方面可以使用它讓電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行更易實現(xiàn)。應(yīng)該最大程度減少電氣設(shè)備在后期的維護費用，讓電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行從根源上得到確保，持續(xù)性地進行技術(shù)能力的深入學(xué)習(xí)，以高水準的最優(yōu)設(shè)計為電力企業(yè)謀取經(jīng)濟利益。因而，電氣設(shè)備的選擇尤為重要，而變電站、主接線負荷變化都會對其產(chǎn)生直接影響。所以，應(yīng)該切實推動變電站一次系統(tǒng)設(shè)計的模塊化發(fā)展，用計算機科學(xué)技術(shù)對電氣設(shè)備進行配置，使選擇更加科學(xué)，也防止數(shù)據(jù)的大量運算。

（四）選擇互感器

對電力系統(tǒng)的繼電保護是電流互感器的主要功能，它可以讓一次回路中的大電流轉(zhuǎn)化成小電流。根據(jù)變電站具體狀況及安裝方式對電流互感器進行確定。電流互感器的一次額定電流選擇要以儀表精準度為基礎(chǔ)，讓一次額定電流與最大工作電流無限接近。電流互感器的等級確定要先明確二次回路中的測量表種類和準確性，然后用準確等級高的測量表對其進行選擇。在這個過程中，要保證二次回路所接表的準確級小于電流互感器的準確級。

（五）計算短路電流

電力系統(tǒng)在不斷完善的過程中產(chǎn)生的問題是不容忽視的，短路就是常見問題的一種。所以，在設(shè)計一次系統(tǒng)的時候，一定要先將短路電流計算出來，再以此結(jié)果來優(yōu)化一次系統(tǒng)的其他設(shè)計。

（六）防雷接地設(shè)計

變電站發(fā)生故障的原因很多，雷擊是其中的重要因素。所以，做好防雷接地的保護就成了設(shè)計220kV變電站一次系統(tǒng)的重要工作。第一，要在變壓器上設(shè)置避雷器及放電間隙，以較好地對變壓器中性點實施保護；第二，以相關(guān)的參數(shù)和實際的狀況為依據(jù)來對避雷針及避雷器進行合理選擇；第三，要確保一次系統(tǒng)安全性能，就應(yīng)把接地裝備設(shè)置到變電站的所有電氣設(shè)備中，以此形成完善的接地網(wǎng)，保障變電站安全運行。

四、結(jié)語

以上，220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計是比較復(fù)雜的，在電力工程設(shè)計中的地位也是極高的。為了220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計更為優(yōu)化，就要制定出一套科學(xué)的設(shè)計計劃，并對接線方式、配電設(shè)備等問題進行慎重選擇，促進變電站運行期間取得更好的經(jīng)濟效益，讓電力企業(yè)效益最大化，也讓人們享用更優(yōu)質(zhì)的用電服務(wù)。