有關變電站一次系統電氣主接線設計相關問題的研究

陳宏?趙麟?胡定林?陳朝勇?賈清正

摘要：文章基于目前電網系統以及變電站的發展趨勢，介紹變電站設計時進行電氣主接線設計的原則和要求，從電氣主接線設計的基本接線形式選擇，以及主要電氣設備的選擇和校驗方面提出相應的策略，以供參考。

關鍵詞：變電站一次系統;電氣主接線設計;接線方式;電氣設備

一、引言

目前整個社會用電負荷在持續快速增長，使得我國電網規模在進一步擴大來滿足人們的用電需求。通常來說，我國主要的發電廠都建在比較偏遠的地區，在電能生產之后需要通過遠距離的線路運輸以及通過變電站進行電壓升降，既減少電能傳輸時的損耗，又滿足人們的電能使用需求，保障人們的用電安全。在變電站設計建設過程中，重點針對一次系統電氣主接線進行設計來保障變電站以及電網整體運行的穩定性。

二、電氣主接線設計的原則及要求

（一）主接線設計原則

變電站中電氣主接線是電力體系中關于接線的重要構造內容，通過電氣主接線設計可以了解發電機、變壓器、路線和斷路器的數量，同時也體現其連接形式和運作系統等，保證其起到正常的發電、變電以及輸配電等作用。這就需要在此設計工作中要嚴格按照國家相關技術標準進行設計，并保證其滿足可靠性、靈活性以及經濟性等要求。

（二）主接線設計要求

在開展變電站電氣主接線設計之前，需要結合電力系統中此變電站的位置和作用，首先確定其計劃容量、符合性質、路線和變壓器連接元件數量等，然后基于可靠性、靈活性以及經濟性等要求開展主接線設計工作。一是針對可靠性要求來說，就是要滿足保證供電穩定性的要求。為了保證電源的穩定性，需要綜合評估主接線的組成元件在運作中的可靠性，同時要分析一次裝備對供電可靠性的影響，以及分析繼電保護二次裝置所造成的影響等。在上述綜合評估過程中，主要評估斷路器檢驗時是否會造成停電問題，在出現線路、斷路器或母線故障或者開展檢查工作時所造成的停運線路的數量和停電時間，還要評估變電站運行中總共出現的停電數量等。二是針對靈活性來說，要求主接線設計可以滿足以下調度和檢修要求：對于前者來說，就是在剔除變壓器、線路、分派電源和載荷之后，一旦出現系統故障則可以符合事故運作狀態、檢驗體系以及特殊運行體系下的調度要求。對于后者來說，則可以在開展安全檢驗工作時可以靈活地將斷路器、母線和斷電保障設置關停，同時也不會對用戶正常供電造成影響。三是針對經濟性來說，就是要盡量簡化主接線設計，盡量少的使用斷路器和斷絕開關等裝備，減少這些裝備所需要的投資費用。而且要在主接線規劃時，在盡量滿足配電設備安插提供環境之后，盡量少的使用架構、導線、絕緣子等，減少這些設備所需要的面積。此外，還要盡量選擇滿足要求的經濟型設備，減少其運行中的電能損耗和消耗。

三、電氣主接線設計的基本接線方式

目前變電站電氣主接線設計時對于接線方式主要按照有無匯流進行分類，其中的有匯流母線可以分為五種，而無匯流母線可以分為三種。對于前者來說，一是單母線接線方式。此種接線方式的操作比較簡單且成本較低，在后期運營中也便于維修管理。但是一旦出現母線或與母線連接的斷路器發生異常就可能會導致全站停電的問題，表現出可靠性較差的缺點。二是單母線分段接線方式。應用此種接線方式可以保證在其中一條母線發生異常時智慧出現與此母線連接的出線發生停電問題，而不會對其他母線造成干擾，表現出較高的可靠性，因此比較適合對可靠性要求較高的區域中應用。三是雙母線接線方式。此種接線方式便于后續檢修管理和靈活調度，但是需要使用數量較多的隔離開關和配電裝置，因此成本較高且出現接線失誤的概率較高。四是雙母線分段接線方式。此種接線方式在應用中一旦出現其中一條母線故障，不會對其他段落的正常運行造成影響，而且所有元件都可以在這兩段母線上自由切換。但是此種接線方式所用差動保護過程比較繁瑣。五是增設旁路母線或旁路隔離開關接線方式。此種接線方式中的增設旁路母線的方式與雙母線接線方式相似，可以保證在維修其中的斷路器時保證正常供電，但是對旁路母線的倒換操作要求比較高，同時也具有較高的成本特點。而采取隔離開關的方式，有助于將無符合電流的電路斷開，便于開展設備和電源檢修工作并保證檢修人員的安全，但是也需要將斷路器斷開之后才能對隔離開關進行操作。

對于后者來說，一是單元接線方式。此種接線方式可以獨立進行連接。二是橋形接線方式。此種接線方式使用數量比較少的斷路器和隔離開關，而且占地面積較小，具有較高的可靠性特點。三是角形接線方式。此種接線方式在運行檢修時不會對正常供電造成影響，而且還表現出較高可靠性與靈活性等優點。

四、變電站一次系統電氣設備的選擇和校驗

（一）主變壓器的選擇

主變壓器是變電站中最為重要的電氣設備，其主要起到變換電壓等級以及傳輸系統內功率等作用，主變壓器的性能直接決定變電站的運行能力，同時一旦出現故障則會造成變電站整體癱瘓，還可能會對其他設備造成損壞。因此，在主接線設計過程中選擇主變壓器時，首先要結合實際情況所需要的負荷比重以及區域負荷的使用量來選擇主變壓器的容量，如果此負荷區域比較重要，需要保證在其中一臺主變出現故障而停機時，另一臺主變可以滿足正常供電要求。而如果此負荷區域屬于非重要區域，則要滿足其中一臺主變出現故障時，另一臺可以滿足提供80%負荷的要求。其次是在選擇主變臺數時，通常會選擇至少2臺主變。而如果變電站的重要性較高，則需要按照實際要求適當增加主變臺數來保證其可靠運行。最后是在選擇主變型式時，保證可以及時校驗其容量，并且選擇無功的容量但要滿足調壓計量的最小容量要求。

（二）其他電氣設備的選擇

針對變電站中隔離斷路器、母線電壓互感器以及其他間隔配置智能組件來說，通常會選擇的設備型式如下：線路電壓互感器選擇為電容式電壓互感器，主要參數：kV，0.5（3P）;斷路器設備主要選擇的型式126kV，2000A;避雷器設備主要選擇102/266kV;隔離開關設備主要選擇的型式是雙柱水平旋轉式;接地開關設備選擇126kV，40kA/3s。通過對上述一次設備的合理選擇來保證變電站的可靠運行。

（三）電氣設備的校驗

針對上述選擇的一次系統電氣設備，需要重點對其電壓和電流等參數進行檢驗，對于斷路器來說，主要針對額定電壓、額定電力、額定開斷電流、熱穩定和動穩定進行校驗。針對隔離開關和電流互感器來說，主要針對額定電壓、額定電力、熱穩定和動穩定進行校驗。針對電壓互感器來說，則主要校驗額定電壓和額定電流。

五、結語

目前規模不斷擴大的變電站中電纜更加密集，因此在變電站設計時重點針對一次系統電氣主接線做好設計工作，本著運行可靠性、靈活性以及經濟性的原則進行設計，做好基本接線形式的優化選擇，同時做好主要電氣設備的選擇和校驗，提升整個電網系統的安全運行水平。

參考文獻：

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