分析220kV高壓變電站一次部分設計要點

龍銘偉

摘 要：220kV高壓變電站是我國常見變電站等級，能夠確保地區電力供應穩定。在變電站設計過程中，必須考慮到多項因素，確保電壓轉換與電能分配的合理性。此次研究主要是探討220kV高壓變電站一次部分設計要點，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：220kV高壓變電站;一次部分;設計要點

在電力系統中，變電站屬于重要組成部分，負責接收和分配電壓、電壓變換、控制電力流向以及轉換功率等任務。一次部分設計包括電氣主接線設計、平面布置設計、電氣設備選型、設備安裝和防雷接地等。通過分析上述設計內容，能夠更加深入地了解變電站，維護電力系統運行穩定性。

1、變電站一次部分設計問題分析

1.1電氣主接線設計問題

在220kV高壓變電站中，變壓器進出線、電壓等級和容量指標，可以確保主接線設計方案的合理性。電氣主接線設計存在如下問題：第一，設計變電站時，沒有考慮到城市土地資源與人口密度。變電站設計方案質量較差，設計建設成本高，需要應用大量電力設備，相應增加接線難度。第二，在設計高壓變電站時，沒有預留施工所需空間，從而影響電氣主接線施工效率。第三，在設計電氣主接線時，沒有考慮到變壓器線路、容量和規模，從而導致主接線形式誤差比較大。

1.2電氣設備選擇問題

對于220kV高壓變電站，在設計期間需要應用變壓器、隔離開關、電流互感器和斷路器等設備。在選擇電力設備時，應當按照變電站短路電流和實際建設條件，合理選擇重要電氣設備。然而，當前在選擇電氣設備時，還存在較多問題：第一，在選擇變電站主要電氣設備，短路電流計算結果不準確，極易影響設備選擇合理性，還會對整個電力系統運行效益造成影響。第二，在選擇主要設備時，沒有考慮到設備經濟性、安全性和實用性問題，設備運行效益較低，后續檢修維護成本高。第三，在選擇主要電氣設備時，沒有按照變電站環境與規定，準確校驗設備熱穩定、動穩定性。在確保系統安全與可靠的同時，需要考慮到電氣設備故障與檢修問題。

1.3防雷接地設計問題

變電站運行期間，極易遭受雷電破壞，從而加大電網系統損失。在設計過程中，應當針對電氣設備和進線做好防雷設計，然而在具體設計時，還存在以下問題：第一，在防雷接地設計時，沒有考慮到接地設備耐腐蝕性能，接地網局部易出現斷裂問題，安全隱患大。第二，在防雷接地設計期間，沒有針對直擊雷和侵入雷進行針對性設計，從而導致防雷接地裝置無法維護變電站安全。第三，在防雷接地設計中，設計人員沒有深入了解不同等級變電站的接地原理與設計規范，無法發揮出防雷接地設計的效果。

2、高壓變電站一次部分設計要點

確保設備技術選擇合理性，能夠使電力系統始終處于安全穩定運行狀態。在設計過程中，可以采用雙母線連接方式，便于后期擴建和調度。在檢修維護時也無需切斷供電，以此提升供電安全性和可靠性。在選擇斷路器時，需要選擇便于操作、變形壽命長、安全性能穩定的斷路器，例如真空斷路器。在選擇變壓器時，應當考慮到變壓器運行方式、供電條件與負荷能力，便于后期檢修維護，降低運營成本。

2.1電氣主接線設計

該設計內容是變電站的重要設計內容，會決定電力系統的運行效益。所以在設計期間，必須注重電氣主接線的經濟性與可靠性。對于可靠性設計來說，電氣主接線必須具備供電可靠性。若電力供應存在誤差，將會加大變電站經濟損失。若由于故障所致停電事件，不僅會造成人員傷亡，還會導致設備損壞，所以在電氣主接線設計中必須注重可靠性原則。其次，電氣主接線必須適應不同運行狀態，可以靈活轉換，便于操作和調節。在電氣主接線設計中，還應考慮到經濟性問題，經濟性與可靠性總是存在矛盾點，電氣設計應當節省一次投資，節約占地面積，降低電能損耗。在設計電氣主接線時，應當考慮到變電站規模和運行效益問題。

2.2防雷接地設計

第一，接地電阻設計。地網面積與土壤電阻率會對地電阻造成影響，通過分析以上因素，可以改善接地裝置。當砂石含水量越大，電阻率就越大。按照此種特性，可以將地下水作為降阻措施，以此降低接地電阻。當水凝結為冰狀時，電阻率會在0℃突然上升，溫度下降時電阻率會明顯增大。所以在設計時可以將接地裝置埋設在凍土層下。第二，接地網布設設計。接地干線在裝置內采用閉合環狀布置方式，網狀布設方法會導致接地網接地電位不相等。由于接地網成網，將會導致電流流經接地回路。接地線路阻抗會產生電壓降，從而改變接地電位。減慢接地網故障電流泄放速度，加大地網腐蝕。由于接地電位不相等，可能會危害弱電設備的運行效益。所以變電站內應當敷設封閉復合式接地網，并裝設均壓帶。

2.3合理選擇電氣設備

只有確保電氣設備選型合理，才能夠提升電力系統運行效益。在220kV高壓變電站中，接線形式應選擇供電可靠性高，可以輪流檢修的線路，便于變電站擴建和后續調度。第一，變壓器選型。在變電站設計過程中，應當按照5-10年規劃選擇負荷，并且考慮到未來10-20年負荷情況。如果變電站對地區影響比較大，應確保主變壓器停止運行后，備用變壓器負荷滿足供電負荷。作為一般變電站，主變壓器停止運行后，備用變壓器負荷能力達到供電的70%。其次，確定主變壓器調壓方式。變壓器調壓方式主要包括有載調壓和無勵磁調壓。其中無勵磁調壓范圍比較小，有載調壓的范圍比較大，然而有載調壓方式比較復雜，會加大成本費用。如果變電站的供電負荷等級較高，則應當采用有載調壓方式。第二，高壓斷路器。在正常運行工況下，斷路器可以斷開或接通電路，還能夠切斷短路故障電流，對電路進行保護控制。按照不同滅弧介質，可以將斷路器分為真空斷路器、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器。在選擇斷路器時，首先應當考慮到可靠性原則。斷路器誤動和拒動都會危害變電站運行，因此必須具備動穩定性、熱穩定性和滅弧性能。縮短電力網故障時間，可以避免損傷電氣設備。斷路器還應當具備自動重合閘功能，由于多數線路故障為臨時故障，不需要長時間切斷。第三，電纜線材選擇。電纜屬于電力傳輸工具，性能影響比較大。變電站所用電纜材質多為鋁材質和銅材質。銅材質的電阻率比較低，具備較強耐腐蝕性能，然而成本比較高，多應用于大電流位置。鋁材質的電阻率高，但是成本低廉，密度小，因此被廣泛應用于電纜制作中。在選擇電纜線材類型時，應當考慮到鋪設方式和用途。若電壓大于110kV，則需要采用單向充油電纜。若電纜埋設于地下，則需要是用鋼帶鎧裝電纜。配電裝置、匯流母線與導體線材截面積，應當按照允許電流指標進行選擇。

3、結束語

綜上所述，在220kV高壓變電站一次設計中，必須考慮到電氣主接線、電氣設備、防雷接地設計問題。在具體設計中規避上述問題，確保高壓變電站設計的有效性。

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