220kV变电站电气主接线方案的设计

2016-09-16营口职业技术学院电气电子工程系

电子世界 2016年12期

营口职业技术学院电气电子工程系　肖　朋

220kV变电站电气主接线方案的设计

营口职业技术学院电气电子工程系肖朋

变电站的电气主接线是以最优化的接线方式，使变电站内各个部分与电力系统连接，如：变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备等，是电力系统接线的重要组成部分。同时也表明各种电气设备在变电站内的连接方式。电气主接线设计是否合理直接影响到整个变电站供电的安全性、可靠性、运行的灵活性和扩展的适应性。

变电站；电气主接线；变压器

引言

为了设计变电站中电气一次部分主接线方案的全过程，本文以营口某铝业有限公司220kV变电站为例，依据变电站在供电系统中各方面的因素进行了分析确定，如：地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因素。一个完整变电站的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。变电站的电气主接线以最优化的接线方式，将变电站内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备电力系统连接，是电力系统接线的重要组成部分，同时也表明各种电气设备在变电站内之间的连接方式。

1.电气主接线的基本内涵

对于电气主接线的五个基本条件是一个综合概念，如：安全性、可靠性、电能质量、运行的灵活性以及扩建的适应性。这五者应根据变电站所在系统的地位和作用的不同，也不能单独强调其中的某一种特性，对变电站主接线的性能要求也不同的侧重，不能忽略其中的某一种特性。对于该铝业公司，一旦停电会对公司铝制品的生产造成严重的影响，故对其主接线的可靠性就特别重视。

2.电气主接线的方案设计

2.1如何拟定方案

表2-1　电气主接线方案

（1）单母线分段接线有哪些优点？在对单母线进行分段的时候，是采用分段断路器进行的，当任一段母线发生故障或检修时，只停止对该段母线所带符合进行供电；当有双电源供电时，引出两回馈电线路。

缺点：如果一段母线或母线隔离开关发生故障时，检修期间，接在该段母线上的电源和出线，仍有50%左右的用户停电，因此必须全部停电。

（2）双母线接线有哪些优点？当对任何一条母线的隔离开关检修的时候，其余线路可以不停电，但是要将隔离开关所属的线路停电；当对母线进行轮流检修时，可以不用对用户终端供电；当一条母线发生故障时，为了缩小线路停电范围，可以用另一条母线迅速恢复供电；任何一条线路的断路器因故不能操作时，线路断路器可以用母联断路器代替进行操作，并且也可以采用用倒换母线的方式，运行方式灵活。

缺点：经济型比较差，目前隔离开关较多，倒闸操作时容易发生误操作，接线比较复杂，配电装置的结构复杂。

（3）双母线带旁路母线接线。

双母线带旁路母线接线优点：供电可靠，便于调度，检修任一台进、出线断路器时可以不停电。

缺点：接线复杂，操作复杂，投资大，而且在检修断路器时，每次要操作断路器和较多的隔离开关，每次检修仅限一台，总的检修时间较长。

2.2如何比较方案

方案一：为了保证可靠性，220kV出线6回（其中备用2回），采用双母线接线。为了给电解铝车间供电，110kV侧也出线10回（其中备用2回），采用双母线接线，其他作为变电站的进线。35kV侧则接线简单，操作方便。为了保证重要主要车间的供电，其采用单母线分段接线，使用设备少，投资少，出线12回，有很好的可靠性和灵活性。方案主接线图如图2-1所示。

方案二：220kV多装了价格高的断路器和隔离开关，对于接旁路母线线路回路数较多，采用双母带旁路母线接线，具有比双母线可靠性更高的接线方式，出线6回（其中2回备用），增加了投资，但是这样可以提高铝业公司供电可靠性。110kV、35kV侧则分别采用双母线接线、单母线分段接线，出线分别为10、12回。方案主接线图如图2-2所示。

图2-1　方案一主接线图

图2-2　方案二主接线图

表2-2　电气主接线比较表

2.3如何确定方案

从技术的角度来看，方案的主接线图和比较表中，可靠性是三种接线主要的区别，与单母线相比，双母线可靠性高；与双母线相比，双母带旁路母线接线更可靠性高。其中单母线有利于变电站的运行，控制比较简单，分段接线也比较简单。基于铝业公司对于供电可靠性要求严格的角度考虑，最终确定选择第二种接线方案。

3.如何选择主变压器

在发电厂和变电站中，主变压器的主要功能是用来向电力系统或用户输送功率的。主变压器作为变电站中最重要的一次设备，它的台数和容量直接影响电气主接线的形式和配电装置的结构。如果主变压器容量选得过大，会增加运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；如果选的台数过多，占地面积会增加，也就增加了变电站的资金投入力度；如果容量选得过小，满足不了变电站负荷的需要，并且这在技术上也是不合理的，可能会“封锁”电力系统剩余功率的输出。

3.1变电站主变压器台数和容量的确定

（1）主变压器台数：该铝业公司生产车间属于一级负荷用电，因此必须选择两台主变压器，才能满足铝制品生产用电负荷对可靠性的要求。

（2）主变压器容量：一般情况下，主变压器容量要适当考虑远期10-20年负荷的发展，按变电站建成后5-10年的规划负荷选择。为了满足铝业公司所有车间总计算负荷60%-70%，任一台主变压器单独运行时，必须能够满足电解铝车间用电负荷的需要。

容量计算：如果铝业公司供电系统包括两个负荷等级，即：110kV和35kV，其最大负荷为200MW（功率因数0.85）和70MW（功率因数0.8）。

用电设备的计算负荷SC=200/0.85+70/0.8=322.8MVA

则任一台变压器的额定容量SN=0.7×322.8=225.96MVA

3.2主变压器型式的选择

（1）相数的选择：由于营口地区不受运输条件限制，地势平坦，附近无隧道。由于单相变压器组运行损耗也较大，投资大，占地多，因此，在330kV及以下的发电厂和变电站，该铝业公司选用三相油浸式变压器。

（2）绕组数量：按每相绕组数来分，主变压器分三种型式，即：双绕组、三绕组或多绕组；按绕组型式来分，可以分为多种型式，即：普通双绕组、三绕组、自耦式等等。一般情况下，为了避免增加中压侧引线的构架，采用三绕组变压器，变电站中一般不多于3台，避免造成布置的复杂和困难。由于变电站需要三个电压等级，因此铝业公司的220kV变电站中选用三绕组式变压器。

查询变压器手册，选出变压器的型号如下表所示：