電力系統(tǒng)主接線設(shè)計原則和電氣設(shè)計技術(shù)研究

袁剛 石嘴山天凈電力勘測設(shè)計有限公司

在電力系統(tǒng)的設(shè)計中，主要部件的設(shè)計直接影響到整個電力系統(tǒng)供電的靈活性、經(jīng)濟性和可靠性。因此，電力系統(tǒng)設(shè)計的一部分是電力系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容之一，也是擺在電力系統(tǒng)設(shè)計者面前的一個非常重要的課題。

一、電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則

（一）安全可靠性

電力生產(chǎn)的首要任務(wù)就是安全可靠。如果出現(xiàn)了停電事故會嚴重影響到國民經(jīng)濟各個部門的利益，對發(fā)電廠造成損失，甚至出現(xiàn)人身傷亡等重大事故。因此在選擇主接線形式時，一定要將供電的可靠性放在首要位置進行考慮。根據(jù)國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗，綜合考慮電氣一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中的可靠性，兼顧電氣設(shè)備本身的發(fā)展，選用可靠性高的電氣設(shè)備，依照該系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中的地位和作用合理選擇主接線形式，避免全站全停的可能性。目前工程運用中，使用較多的接線方式分別為單母線接線、分段單母線接線、內(nèi)橋接線、外橋接線及線變組接線形式等等。

（二）靈活性

對于主接線的靈活性主要具有以下幾點要求：（1）檢修的靈活和安全，能夠比較便利的對斷路器、母線及其繼電保護裝置進行停止運行，從而能夠比較安全的進行檢查和維修，同時還不會對正常供電產(chǎn)生影響；（2）調(diào)度的靈活性，保證調(diào)度的便利性。能夠?qū)ψ儔浩鳌⒕€路、電源和負荷等進行靈活的投入和切除；（3）要求能夠保證擴建的方便。因而隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，經(jīng)常會出現(xiàn)需要對已經(jīng)建成并且投入使用的變電站進行擴建的情況，因而在對主接線進行設(shè)計的過程中，需要從長遠考慮，保證在擴建的情況下，不管是一次設(shè)備還是二次設(shè)備都能夠保證其改造量最小。

（三）經(jīng)濟性

為保障前兩個主要原則，即主接線設(shè)計既需保證其安全可靠性、又需確保靈活方便，勢必增加了主接線設(shè)計的成本與支出。當(dāng)前節(jié)約資源成為主接線設(shè)計的一大趨勢，因此應(yīng)在保證以上兩個原則的基礎(chǔ)上降低成本支出。如減少電力系統(tǒng)設(shè)備的占地面積，并在此基礎(chǔ)上降低電力設(shè)備的投資費用和維修費用。采用電氣一次設(shè)計技術(shù)，有效減少電力系統(tǒng)在接線以及分階段維護等方面所花費的費用，提高電力系統(tǒng)的運行效率，降低不必要的損耗。

二、電力系統(tǒng)一次設(shè)備設(shè)計

（一）中心配電室的負荷計算方法及無功功率補償

在當(dāng)前的電力系統(tǒng)設(shè)計中，計算負荷設(shè)計是一次電氣設(shè)計的重要內(nèi)容，在設(shè)計的過程中設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)通常都是按照計算負荷進行的，要想達到選擇經(jīng)濟性、合理性要求，我們必須要保證設(shè)計的準(zhǔn)確性，計算出科學(xué)的負荷力度。在目前的電氣負荷計算來說，在設(shè)計的過程中分別采用系數(shù)法和二項系數(shù)法進行。無功功率補償：功率是當(dāng)今電氣設(shè)計的主要手段，其在應(yīng)用的過程中經(jīng)常會因為電廠設(shè)備運行中出現(xiàn)過量電感、電流而導(dǎo)致設(shè)備性能的降低。針對這種情況，在目前的電廠設(shè)備設(shè)計中需要選用能夠滿足電廠未來運行要求的設(shè)備，通過充分發(fā)揮設(shè)備潛能來提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。如果在這個過程中自動設(shè)計方法無法達到預(yù)計工作標(biāo)準(zhǔn)，那么可以采用人工補償方式來對其中存在的問題集中進行處理，通過采用低壓集中補償?shù)姆椒▉韺崿F(xiàn)功率一致，從而達到最普遍、最健全的方法。

（二）電流互感器和電壓互感器的配置

在進行電流互感器型號的選擇過程中，需要根據(jù)產(chǎn)品的情況以及產(chǎn)品使用的環(huán)境條件為依據(jù)進行選擇。對于6～20kV屋內(nèi)配電裝置，應(yīng)當(dāng)選擇瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35kV及以上配電裝置，通常選擇油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。如果各方面的條件允許，那么應(yīng)該盡可能的選擇樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35～110kV配電裝置通常選擇油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220kV級以上的配電裝置，如果容量和準(zhǔn)確等級能夠滿足相關(guān)要求，通常需要選擇電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。

（三）主變壓器

主變壓器是電力設(shè)備中重要組成部，主變壓器的數(shù)量影響著電容量，一旦主變器數(shù)量不足，電容量也會隨之較少，進而就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。根據(jù)我國相關(guān)的電力規(guī)章要求，電力企業(yè)在展開城市電力規(guī)劃時，要能充分的考慮影響電力系統(tǒng)運行各種因素，尤其是負荷電量的性質(zhì)。對于電力系統(tǒng)的改造，電力企業(yè)必須樹立正確的創(chuàng)新觀，為其配置科學(xué)的變壓器，結(jié)合實際的輸送電情況，安裝數(shù)量合理的變壓器，這樣既能在規(guī)定的時間內(nèi)進行變壓，同時也能滿足人們對于電量的需求。其次，電力企業(yè)要能保證兩臺以上變壓器能夠處于并聯(lián)的狀態(tài)運行，主變壓器不僅要滿足用電需求，同時還要考慮是否能對其它變壓器產(chǎn)生影響。在整個電氣一次性設(shè)計的過程中，主變壓器起著關(guān)鍵的作用，電力企業(yè)必須加強重視度，并對主變壓器進行深入分析。

（四）斷路器的類型及參數(shù)選擇

斷路器可將正常或異常電路條件下的電流關(guān)合、承載以及開斷等操作，主要作用是異步電動機的實時運行，對電力系統(tǒng)的供電線路和電動機進行保護。一般來說，根據(jù)滅弧斷路器的性質(zhì)可分為六氟化硫斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器和油斷路器四種類型。其中，六氟化硫斷路器利用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，SF6氣體比空氣重5.135倍，一個大氣壓時沸點為-60℃。在150℃以下時有良好的化學(xué)惰性，不與斷路器中常用的金屬、塑料及其他材料發(fā)生化學(xué)作用。在大功率電弧引起的高溫下分解成各種不同成分時，電弧熄滅后的極短時間內(nèi)又會重新合成。研究數(shù)據(jù)表明，SF6氣體的滅弧能力比空氣強100倍，因此其在作為滅弧介質(zhì)時電壓和電流方面的參數(shù)大大高于壓縮空氣斷路器和油斷路器。壓縮空氣斷路器主要是利用高壓空氣吹動電弧并使其熄滅的原理進行工作，具備動作快、開斷時間短、系列性強等特點，可滿足電力系統(tǒng)所提出的較高額定參數(shù)和性能要求；真空斷路器是指滅弧介質(zhì)與絕緣介質(zhì)都為高真空的斷路器，一般是指3～35kV、50Hz三相交流系統(tǒng)中的戶內(nèi)配電裝置，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為廣泛；油斷路器是指滅弧介質(zhì)為密封的絕緣油的斷路器，主要用于切斷和連接電源，可應(yīng)用在各個電壓等級的電路系統(tǒng)中。由于體積龐大、用油作為滅弧介質(zhì)，增加了爆炸和火災(zāi)的危險性，且檢修、維護工作量大，原材料消耗大經(jīng)濟成本高、安全性差，工程實際應(yīng)用中一般不再選用油斷路器。在電氣一次設(shè)計的過程中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實際情況選擇斷路器的類型和參數(shù)，使其在短路或開關(guān)等情況下發(fā)揮應(yīng)有的作用。

（五）避雷器

電力系統(tǒng)在運行的過程中十分容易受到外界因素的影響，尤其是不可抗拒的因素，如自然災(zāi)害。電力系統(tǒng)在運行時一旦遇到雷電攻擊不僅會故障，而且也會給人的生命造成傷害。因此，為了確保電力企業(yè)的工作人員能夠安全的工作，電力企業(yè)應(yīng)選擇質(zhì)量較好，符合電力系統(tǒng)型號的避雷器，在每一段母線上都需要安全避雷器，并按照相關(guān)的要求，對主要的位置進行避雷器的按照。其外，選擇避雷器也較為主要，如果避雷器的型號不符，則很難達到良好的避雷效果，這不僅會浪費電力企業(yè)的資金，而且電力系統(tǒng)存在的安全隱患也會增加。避雷器的型號有很多，并且應(yīng)用范圍不同，在選擇時一定要加強注意。

三、結(jié)語

綜上，在主接線設(shè)計時應(yīng)貫徹安全可靠、經(jīng)濟實用及靈活方便等原則，針對不同等級處或連接處進行主接線設(shè)計。在電氣設(shè)計技術(shù)應(yīng)用時，應(yīng)注意電力變壓器、斷路器以及電流互感器等核心設(shè)備的類型和參數(shù)選擇，根據(jù)不同電壓等級選擇合適的電力設(shè)備，充分保障區(qū)域的用電需求。