220kV变电站电气一次主接线设计研究

2019-10-21翦武

中国电气工程学报 2019年8期

翦武

【摘要】：本文主要针对220KV 变电站电气一次主接线设计进行研究，首先分析目前220KV 变电站电气一次主接线设计中的常用接线方式，并对接线方式进行初步比较，在此基础上提出一次主接线设计的原则和设计步骤。对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。

【关键词】：220kV变电站;主接线;设计研究

1 220kV 变电站电气一次主接线方式

1.1 单母线接线

作为主接线中相对简单的接线方式之一，单母线接线主要应用于只有一台主变压器的变电站当中。这种情况下能够充分发挥单母线接线优势，不仅仅接线简单清晰，而且涉及到的相关设备更少，操作更加方便。但是在单母线接线中还存在一定问题，其中不够灵活、可靠性较差是最典型的问题。采用单母线接线方式，如果其中某一设备出现问题，在维修中需要让整个系统停止运行，严重影响供电质量以及供电安全。而当前人们对于变电站以及供电质量要求越来越高，因此这种接线方式存在的弊端让其应用较少。

1.2 单母分段

在单母分段的主接线设计中引入了断路器，断路器的引入实现了客户分段的功能。通过断路器能将电源分隔，这种方式大大提高了客户供电服务效率。单母分段节点方式和单母线接线方式相比具有明显优势，尤其是当某一设备发生故障的时候可以不用整个系统停电进行维修，不影响系统稳定性和安全性。保证了供电效率的同时，还大大提高了系统供电的稳定性与可靠性，对于用户本身而言，能够获得更佳的用电体验。单母分段其实质也是为优化改进单母线接线提出的，作为单母线接线的进步，进一步促进了电力发展建设。

1.3 双母线接线

双母线接线主要是在系统中引入两组母线，并将两组母线协调使用以保证变电站的运行可靠性，通过这种方式还能够进一步提高供电质量。在变电站一次主接线设计中，在电源和出线位置配备相应的断路器是进行双母线接线的必要前提，另外还需要配备相应的双母线控制开关以实现有效控制功能。双母线接线具有显著优点，尤其是维修保养比较方便简单。当对其中一路母线进行维修的时候，另一路母线仍然能够运行，不会影响用户生产生活的需求。但是这种接线方式同样存在一定的弊端，进行维修保养的过程中需要增加相应的保险措施进行保护，以免出现异常断电情况。也正是由于这一弊端，导致双母线接线不是很好220KV 变电站一次主接线设计欢迎。

1.4 一个半断路（3/2）接线

一个半断路接线中引入了三台断路器，并且两个元件就能够实现三台断路器的母线连接，这种一次主接线方式主要是前面几种接线方式基础上完善并提出的。这种新型的接线方式需要两个母线进行连接，极大保证了供电的可靠性，而且相比较而言更加灵活。一个半断路接线方式在检修方面也具有明显优勢，当检修某一条母线的时候，另一条母线运行状态不会受到威胁。但是这种接线方式同样也存在一定的问题和缺点，首先是需要较大的占地面积，其次是其有一定的适用范围，一般在超高压电网中应用较多。

1.5 桥形接

桥形接线方式和其他主接线方式相比，具有显著的断路器优势，断路器的用量很少，这昂也决定了他主要应用于只有两条输电线路和老太变压器的变电站。如图5 所示，一般桥形接线方式分为内桥接线和外桥接线两种方式，只是两种接线方式的应用范围具有一定差异，往往内桥接线应用于输电线路较长的线路中，外桥接线往往主要应用于输电线路较短的线路中。目前在我国220KV 系统中主要才有用外桥接线方式。

1.6 角形接线

角形接线主要针对系统内不同的断路器，采用不同的链接方式，这种接线方式极大的缩短了开环时间，而且还保证了其在检修过程中能够可靠运行。角形接线一般应用于回路较少的变电站中，而且不需要进行配电装置的扩建，这样就最大限度节约了变电站建设成本，在建设时间方面也具有明显优势。目前，我国220KV 中经常采用角形接线方式。

1.7 单元接线

单元接线作为当前220KV 变电站中基本淘汰的主接线方式，存在明显的缺陷，不仅仅应用范围有限（一台变压器），而且在进行检修维护的过程中还需要整个系统断电。这些缺

陷让单元接线逐渐被其他主接线方式所代替。通过前面分析能够发现，针对不同的主接线方式具有不同的特征，也具有不同的优点和缺陷。因此，在进行220KV 变电站电气一次主接线设计中应该综合考虑各个接线方式的优缺点，并针对变电站电气一次主接线设计的实际需求进行主接线方式选择，保证最终主接线的质量，保证变电站电气建设和供电的可靠性与稳定性。

电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式;按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。在一发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于220kv及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。

2 220kV 变电站电气一次主接线设计原则

2.1 灵活性原则

在当前包括电网建设在内的各项建设迅速发展的背景下，变电站的电气一次主接线设计也必须要与时俱进，本着灵活性的原则进行改造与更新。首先是220KV 变电站电气设计主接线的扩建灵活，在设计中必须要考虑变电站分期建设的需求，从建设初期以及到建设完工，均必须要考虑扩建。其次是220KV 变电站电气设计主接线设计中调度灵活，变电站电气系统对主接线有明确的系统持续、正常运行的要求，通过无功补偿装置、变压器等的灵活更换、投入来保证系统安全。最后是检修灵活与事故处理灵活，当出现故障的时候，能够迅速定位并发现问题，同时能够隔离故障部位，并迅速恢复供电，保证系统的安全、稳定运行。

2.2 可靠性原则

对于变电站而言，可靠性是其基本原则，可靠性直接影响着用户的实际需求。因此，在进行220KV 变电站电气一次主接线设计中必须要充分重视可靠性问题。一般需要从多个方面进行考虑：首先，需要考虑检修和系统维护过程中是否会变电站停止运行以及停止运行的概率是多少。其次，必须要充分考虑断路器对整个变电站的影响，会不会影响电能供给;最后，要考虑到发生故障和维护过程汇总可能会造成哪些影响，针对影响提前制定应对策略。

2.3 经济性原则

在保证灵活性和可靠性的基础上，还必须要考虑220KV变电站电气一次主接线设计的经济性原则。保证在进行设计过程中能够充分考虑到各种支出和花费，并不断优化和缩减支出，保证以较低的成本获得较高质量的电气一次主接线设计，最终提出最佳主接线设计方案。

3 220kV 变电站电气一次主接线流程

要了解电气布线的设计步骤，首先要充分了解和分析主要布线的原始数据，应该进行具体调查，结合选择性，可行性，经济性等因素，进行全面分析以及深入探讨，从而制作电气一次接线进行科学设计。

其次，必须根据主要布线设计的原则和要求进行设计，必须制定出主要布线设计的初步概念。

第三，结合实际情况，科学地筛选电气一次接线的设计方案，选择最合适的设计方案。在分析原始数据之后，经常设计多个电气初级布线设计方案，但是这些方案中经常存在各种问题。并非所有方案都适用于实际的变电站建设，因此必须进行科学研究。合理的选择。

第四，然后，在选择设计之后，需要短路电流線路计算可有效减少由中等电流引起的变压器损坏。短路电流的计算还可以帮助设计人员进一步选择最合适的设计。

第五，要科学选择高压电气设备。主接线是用于连接高压电器与其他电气设备的重要连接装置。在选择高压电气设备的过程中，除了保证高压电气设备的质量外，

4 总结

电力建设已成为十分重要的一项工程。如果为社会经济发展建设以及人们的日常生活，提供稳定、充足、可靠、安全的电力能源和优质的电力服务，才能更好地为人民生活服务，更好地造福于人类。

【参考文献】：

[1]陈学智.变电站一次系统电气主接线设计研究[J].山东工业技术，2019（07）：197.