220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)研究

沈佳琪

摘 要：電站電氣主接線設(shè)計(jì)作為電力系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)、合理，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。電站是一個(gè)城市的重要組成部分，對(duì)城市的電負(fù)荷有重要影響。對(duì)220kV變電站來(lái)講，一次主接線設(shè)計(jì)的質(zhì)量將直接影響變電站的運(yùn)行，良好的設(shè)計(jì)不僅可以充分滿足運(yùn)行中高壓和強(qiáng)電流在傳輸方面的需求，而且可以在各路的電器設(shè)備接入變電站后，保證電器設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及可靠性。文章主要對(duì)220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，了解主接線的重要性及其主接線方法，使人們對(duì)電氣一次主接線設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：一次主接線設(shè)計(jì);220kV變電站;變電站

引 言：社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步都需要能源進(jìn)行支撐，隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)對(duì)電能的需求量變得越來(lái)越大，需求量增加之后就會(huì)對(duì)發(fā)電廠的要求也越來(lái)越高，但是因?yàn)榘l(fā)電廠自身的原因，大部分的大型發(fā)電廠建設(shè)會(huì)選擇在比較偏僻的地方，并且和電力負(fù)荷中心有著一段距離，要想把發(fā)電廠和電力負(fù)荷中心更好的進(jìn)行連接，消除這一段距離，就需要變電站來(lái)從中進(jìn)行連接，讓人們能夠更安全的使用電能。變電站能夠決定電網(wǎng)的穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候就變得尤為重要。

1.220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)原則

電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為指導(dǎo)原則，以國(guó)家的政策等為指導(dǎo)方針，結(jié)合設(shè)計(jì)主觀和客觀因素的影響即確保供電安全可靠的前提下，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)政治等因素，是主接線設(shè)計(jì)達(dá)到使用方便和維修方便的目的。

2.電氣主接線設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題

2.1中性點(diǎn)接地方式

中性點(diǎn)接地能夠有效限制短路電流，防止過(guò)電壓現(xiàn)象的發(fā)生，保證電氣設(shè)備的絕緣水平。中性點(diǎn)接地系統(tǒng)分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)，其中小電流接地系統(tǒng)又分為不接地與經(jīng)消弧線圈接地等。上述案例的主變壓器220kV和110kV中性點(diǎn)均采用經(jīng)隔離開關(guān)接地的方式，運(yùn)行時(shí)變壓器中性點(diǎn)可選擇不接地或直接接地;10kV側(cè)采用不接地方式。10kV側(cè)接地方式需根據(jù)計(jì)算的接地電容電流確定，當(dāng)接地電容電流大于10A時(shí)，選擇經(jīng)消弧線圈接地方式。

2.2供電可靠、靈活

電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將主接線供電可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性作為重點(diǎn)考慮因素。電網(wǎng)設(shè)備停電檢修應(yīng)不影響系統(tǒng)正常供電，即使停電也應(yīng)盡量減小停電范圍，并能保證一級(jí)負(fù)荷重要客戶的正常用電。上述案例中，變電站220kV、110kV電壓等級(jí)采用雙母線接線型式，可通過(guò)母線隔離刀閘的倒閘操作，即使在其中一組母線停電檢修的情況下，也不會(huì)中斷供電。另外，雙母線接線通過(guò)母聯(lián)開關(guān)的分合，可靈活分配各段母線的負(fù)荷大小，便于電力調(diào)度部門靈活分配負(fù)荷。

2.3雙電源供電

為了保證供電可靠性，變電站進(jìn)線電源應(yīng)至少?gòu)膬蓚€(gè)不同的變電站引接，以避免在上級(jí)變電站全站停電等情況下導(dǎo)致下級(jí)變電站也停電。

2.4潮流分析、短路電流計(jì)算及穿越功率潮流分析

是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行所必須進(jìn)行的計(jì)算工作，新建變電站電氣主接線中出線間隔的導(dǎo)線及設(shè)備選型需要滿足線路潮流要求。根據(jù)系統(tǒng)提供的短路阻抗進(jìn)行變電站短路電流計(jì)算，為電氣主接線中的設(shè)備及導(dǎo)體選型提供參考依據(jù)。穿越功率即變電站母線上既有進(jìn)線又有出線，穿越功率從進(jìn)線流入通過(guò)母線從出線流出，向其他變電站提供功率。電氣主接線設(shè)計(jì)中母線載流量需要滿足系統(tǒng)穿越功率要求。

2.5電氣設(shè)備選型

主接線中的設(shè)備選型包括隔離開關(guān)、斷路器、電流及電壓互感器、避雷器等設(shè)備選擇。如每段母線上需要裝設(shè)幾組接地刀閘，每組接地刀閘間距多少，斷路器兩側(cè)是否都需要裝設(shè)接地刀閘，電流互感器按兩相還是三相配置，這些都需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，是電氣主接線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容。

2.6多專業(yè)協(xié)調(diào)配合

電氣一次設(shè)計(jì)不能閉門造車，可研、初設(shè)、施工圖設(shè)計(jì)等工作的完成既需要電力系統(tǒng)一次、二次、通信、土建及線路專業(yè)的配合，又需要與電力調(diào)度/運(yùn)行/建設(shè)部門、設(shè)備廠家、施工單位、監(jiān)理單位等配合。電氣主接線中的設(shè)備參數(shù)及接線型式是通過(guò)收集各個(gè)專業(yè)的資料，經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)出來(lái)的。

3.電氣一次主接線的基本接線方式

3.1單母線接線

單母線接線是主接線的基本接線方式里，最為簡(jiǎn)單的一種，但其接線方式僅限于有一臺(tái)主變壓器的變電站。對(duì)這種只有一臺(tái)主變壓器的變電站來(lái)講，應(yīng)用單母線接線來(lái)進(jìn)行主接線的建設(shè)工作，可以利用單母線接線的簡(jiǎn)單、操作便利等優(yōu)勢(shì)，來(lái)保證變電站的基本運(yùn)行。但應(yīng)用單母線接線也有不足，那就是靈活可靠性較差，在單母線接線的環(huán)境中，如果某個(gè)元件出現(xiàn)了故障問(wèn)題，對(duì)整個(gè)的配電裝置采取停電處理后，方能進(jìn)行維修，這便給維修工作帶來(lái)了極大的不便。

3.2單母分段。如果將斷路器引入單母分段的主接線設(shè)計(jì)，利用斷路器對(duì)電源進(jìn)行分隔，對(duì)能實(shí)現(xiàn)客戶分段功能，提高客戶的供電服務(wù)效率與質(zhì)量。單母分段節(jié)點(diǎn)方式要更具靈活性，當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)故障后，不再需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行停電維修，應(yīng)用單母分段節(jié)點(diǎn)方式更能提高系統(tǒng)供電運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3一個(gè)半斷路（3/2）接線。此接線是由兩個(gè)元件在三臺(tái)斷路器上用兩個(gè)母線連接起來(lái)的接線裝置，具有供電可靠性和運(yùn)行靈活性的特征。這是在前兩種基礎(chǔ)上進(jìn)行的改革，對(duì)任一線路進(jìn)行檢修時(shí)都不會(huì)導(dǎo)致停電，但是其使用的設(shè)備多，占地面積大，增加了二次回路的復(fù)雜性，所以一般用在超高壓電網(wǎng)中，對(duì)220kV高壓也是適用的。

3.4雙母線接線。這種接線方式在應(yīng)用中也具備十分明顯的優(yōu)勢(shì)，其兩組母線可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)相互使用，能有效提升變電站的運(yùn)行質(zhì)量。主接線建設(shè)中如果應(yīng)用雙母線的接線方式，需要將斷路器分別配備在電源以及出線位置上，同時(shí)配備好母線控制開關(guān)，提高控制質(zhì)量。應(yīng)用雙母線接線方式，還能為后期的保養(yǎng)維護(hù)提供便利，當(dāng)一條母線進(jìn)入保養(yǎng)維護(hù)或故障維修時(shí)，另一條母線可以正常運(yùn)行。但同時(shí)也需要注意，這種接線方式在維修保養(yǎng)時(shí)一定要設(shè)置好保險(xiǎn)措施，以防出現(xiàn)異常斷電的問(wèn)題。

3.5橋形接線方式。通常橋形接線方式分為內(nèi)橋接線和外橋接線，不需要太多的斷路器，內(nèi)橋與外橋兩種接線方式在應(yīng)用中也存在不同，一般內(nèi)橋接線方式更多應(yīng)用在較長(zhǎng)的輸電線路中，而外橋則剛好相反。

3.6角形接線。角形接線是各個(gè)斷路器在不同的連接方式下組成的環(huán)形或者角形的接線方式。在檢修中為縮短開環(huán)時(shí)間，保證角形接線運(yùn)行的可靠性，一般選用3或5角形的裝置，適用于回路較少且能一次解決問(wèn)題，不需要擴(kuò)建的配電裝置，220kV也可采用角形接線。

結(jié)束語(yǔ)

在變電站設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮變電站電纜比較密集，運(yùn)行期間中若發(fā)生隱患怎么解決。變電站的平穩(wěn)運(yùn)行和電力系統(tǒng)的安全有非常重要的關(guān)系，所以一定要優(yōu)化設(shè)計(jì)，更好的為電力企業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本文通過(guò)對(duì)220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，從設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)步驟以及接線方式的選擇三個(gè)方面講述了一次主接線設(shè)計(jì)工作，為變電站的電氣一次主接線設(shè)計(jì)提供思路。同時(shí)也不難發(fā)現(xiàn)，在電氣一次主接線的接線方式中，很多的接線方式都存在明顯優(yōu)勢(shì)，卻在實(shí)際應(yīng)用中也存在些許不足，應(yīng)秉承創(chuàng)新理念，不斷探索尋找可靠性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)的接線方式，進(jìn)一步提升變電站的運(yùn)行效率與質(zhì)量，提高人們的用電質(zhì)量，更好地滿足人們的用電需求。

參考文獻(xiàn)

[1]220～750kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程：DL/T5218—2012[S].

[2] 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)有限公司，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司.電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2018.

[3] 劉雪飛.220kV新一代智能變電站設(shè)計(jì)優(yōu)化研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2016.

[4] 范巍，蘭春虎.新一代智能變電站集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（4）：8-9+13.