变电站一次系统电气主接线设计研究

付华臣 郑晓磊

【摘 要】一次系统是供电系统中主要的组成部分，主要的作用是对电能进行生产、传输、配比和使用，以发电机、电压器、断路器和互感器等一次设备组建。当运用科学的方法进行一次系统的设计时，对电力系统的稳定运行有很大的帮助。本文针对220kV变电站的一次系统进行探讨，对220kV变电站的相关系统进行优化设计。

【关键词】220KV变电站;一次系统;优化设计;

在目前的国内情况下，电力系统的相关技术飞速发展，为电力系统的基础建设提供了良好的环境，变电站是电力系统的重要基础，同时作为电力系统中变换电压电流与分别传输电能的重要设施。一次系统是变电站的重要组成部分，只有对传统的设计与运行模式进行改变，并不断的提供优化，才可以使得整个系统稳定运行。

1变压器选择及简要分析

1.1变压器设计分析

变压器通常是变电站中最基础的设备之一，变压器的选择是否合理对于整个系统的稳定性、安全性、以及維护性都带有重大影响。因此，在对220kV变电站的一次系统进行设计时需要对变压器的数量以及容量进行合理的配比设计。对220kv变电站的一次系统中，需要应用两台主变压器互为备用，保证区域供电的稳定性。在确定主变压器的容量时，需要对用电区域的总负荷峰值进行测试。

1.2关于主变压器的选择类型

相数：电力系统的选择依据通常情况，主要使用的是三相变压器，使得运输条件大幅度的改善。

绕组：三绕组变压器的使用条件是需要单个绕组的容量达到额定容量的15或者超过15时，如果缺少既定条件，就会导致资源出现无端损耗，这样的情况下考虑到经济原因就推荐双绕组变压器，而非三绕组。

1.3确定变压器台数和额定容量

1.3.1确定主变的额定容量

主变压器基本上会按照城市规划以及未来发展，提出5-10年的计划负载进行选择，并且考虑到更长的时间距离。根据相应的发展计划、用电性质、用户结构等全面的因素来考虑。

当主变压器因故停运时，就需要考虑提升变电站的数量来分摊负载。假如变电站的主变压器的容量达到65-85% 的负载，要求达到I类以及II类的荷载供电。

所以，在按照容量合适的情况下通常选择两个SSpsl——120000型号的三相分解开关。同时容量比通常是110/100/60kV高压220/120/10。

1.3.2关于主变的调压方式选择

主要以两种方法适用于通常情况下：无功率开关，调节范围通常为10%。第二种则是叫做有载电压调节，调节范围通常为30%左右。

因为变电站的电压范围波动较大，所以需要选择有载电压调节方法从而达到要求。

1.3.3关于中性点的接地设计和连接组选择

通常需要在变压器绕组与系统电压相位之间使用同种方式连接，不然就无法进行并联运行。星形“Y”和三角形“D”是主要应用在电源系统中的一种连接方式。

在60kV和较低的系统内，因为是单项接地，因此通过电流值很低，所以再考虑到电流值低的条件下使用不接地的方式。220kV和110kV的设备里安装了隔离开关、避雷器和保护间隙等套件。主变的220kV以及110kV的中性点通常情况下是直接接地的，并且搭配无间隙氧化锌避雷器使得雷电对于中性绝缘点的破坏概率降到最低。

1.3.4关于主变冷却的选择方式

正常的主变压器冷却系统安装主要选择三种方式：风冷系统、强制油循环风冷系统和强制油循环水冷却系统。风冷主要是给一些小型的变压器使用。

2关于主接线的设计形式

2.1主接线设计分析

主接线作为基础的重要部分构建于电力系统中，主接线的设计构型也对着电力系统的平稳安全运行产生相关影响，同样影响着变电站中多种设备和装置的选择。在对主接线进行设计构型时，需要遵循经济性、灵活性以及适应性的要求。所以，在对220kV变电站的以此系统进行主接线设计时，需要对变电站的整体情况、运行历史、载荷情况以及相关的电气设备进行具体分析。220kV的变电站的一次系统中最为常见的是双母接线的设计方式，因此具备较高的灵活性、稳定性以及经济适用性。

2.2系统接线图

220kV侧通常在系统中以双回路连接方式出线，系统一般设置为无线。

110千伏侧则在系统中以四回方式连接;峰值荷载是100MW;功率因数是;0.85;在峰值时期的使用极限小时数是5100小时。

10千伏侧则通过12回的方式进行连接;峰值载荷为20MW;功率因数是0.85;处于峰值时期的使用小时数为5400小时。

2.3三种接线方式类比

可靠性，是一座城市的电力企业给居民提供电力供应的首要条件。因电路受损所造成的断电，不但会对电力企业的声誉、利益造成损害，同样会对政府主导中多个结构部门造成严重的经济损失，更有甚者可能导致人员伤亡和不良的政治影响。例如：因设备损坏导致的财产损失，城市的生活秩序被扰乱，影响人们的日常工作。

灵活性，主要要求在布线方面一定要走线灵活，而且简单易于操作，方便检修人员维护，给未来的扩建留下余地。

经济性，在达到日常技术要求的前提下，需要达到预算数额小，投资占比小，占据的空间低，功率损耗低的特点。

本站是以220/110/10KV的三级电压方式构建，两组主变的额定容量是120000kVA。110kV通过四回方式出线，10kV以12回方式出线。在以上的情况下，明显发现本站和系统紧密相连且带有更多的插座电路，是电网中较重要的位置，所以，当稳定了供电可靠性的情况下，需要尽量的减少投资，使得每年总运行成本降到最低，且易于操作，对于后续维护具有相应的升级空间，而且带有小型主机的连接方式。

方案一，220kV以及110kV侧都采取双母线方法，10kV侧采取单母端

方案二，针对带旁路的220kV和110kV侧需要采用双主机，而带旁路的35kV侧也采取单字母端。

方案三，220kV侧双母线，110kV侧双主机带旁路，35kV侧单字母端。

2.4多个方案比较

比较了方案1以及方案3后得出：对于110kV侧双母线旁路的表现要好于单独配置的双母线。

将方案二以及方案三进行比较得知：220kV侧双主总线旁路的优势较单独配置的双母线更大，而且还增加了隔离开关的数量。但投资规模更加庞大，布局更为复杂，同时在空间占用上也更大，因此双母线是更为经济的选择。同理，35kV侧也会选择单母分段。

在进过多方比较之后，方案三较为优秀：220kV侧双母线，110kV侧双主机带旁路，35kV侧单母段。

3结束语

伴随多种新的电力技术发展，人们不断在刷新电力系统对上限的要求，希望电力系统能满足日常的发展需求，变电站的平稳运行对日常电力系统的安全尤为重要。对220kV变电站进行研讨考虑之后，记录相关变电站一次系统电气主接线的设计过程，并且为未来变电站的进一步升级提供详细的数据资料，使得其他变电站的相关设计可以有一个借鉴与参考的空间。

参考文献：

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[2]何畅.七台河110千伏万宝变电站电气的系统设计[D].吉林大学，2018.

[3]王力科.220kV变电站一次系统设计分析[J].科技风，2018（11）：150.

[4]曹沙.110kV变电站一次系统设计[D].湖南工业大学，2018.

（作者单位：中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司）