浅析220kV变电站一次系统设计分析

陈璐 姚华为

摘要：一次系統由电压器、发电机、互感器及断路器等组成，是供电系统中主要的组成部分，主要负责生产、输送、分配及使用电能。一个合理的一次系统对电力系统的正常运转提供保障。本文对220kV变电站一次系统设计的重要性及原则进行阐述，并针对220kV变电站一次系统的设计进行分析，以期为我国变电站技术的后期发展提供参考。

关键词：220kV变电站；一次系统；设计方案

引言：

变电站设计水准会直接影响整个变电系统运行的稳定性和安全性，所以设计人员要对每一个设计环节都高度重视，进行严谨地设计，以满足电力行业的相关标准。为合理保证变电站操作合理性及经济科学化，变电站一次系统的设计工作要以国家制定的环保节能政策为依据，对变电站中的相应设备实施保护和控制。

一、220kV变电站一次系统的意义

电网系统运行的稳定性和安全性与变电站的性能密不可分，近年来，我国电力系统的迅猛发展让变电站的运用和优化日益提高。尽然如此，变电站一次系统目前依旧存在一定程度的问题，极易引起安全事故，给社会发展带来损失。所以，合理科学地设计一次系统，能够给变电站一次回路和设备的安全性提供保障。因此，设计人员要对一些易发或隐藏的危害进行全面考虑，科学地设计一次系统，让一次系统的作用在实际中得以完全发挥，给变电站的可靠运行打下坚实基础。

二、220kV变电站一次系统的设计原则

电力系统若要实现平稳运行的目标，对220kV变电站一次系统的设计就应该以如下原则为准：第一，安全可靠。安全可靠原则是系统平稳运行的基础，不管使用哪种设计方案，都应该对此原则严格遵守；第二，协调性。要让各地区的环境与变电站更加融合，就要以当地的实际状况为准，这样设计的一次系统才会更有意义；第三，特殊性。由于220kV变电站的特殊性，在设计一次系统时应谨遵其特殊性；第四，最大效益。电力企业的经济效益及社会效益都与一次系统的设计有关，因此在设计时定要全面研究；第五，持续性发展。设计人员在对变电站的一次系统进行设计时，要将眼光放长远，不能只关注当下情况。

三、220kV变电站一次系统设计方案

（一）选择主变压器

主变压器作为220kV变电站系统的关键配置，对整个主线的架构和模式都有重要作用。所以，对主变压器的选择要结合城市的规划及发展方向，合理选取适用的型号及规格。为了保障变电站的平稳运行，工程设计者在选择主变压器时不但要考虑电力体系、输送功率、传递容量及馈线回路数等因素，还要对变压器停止运行状态下需要的容量及超负荷性能引起重视。对一般的变电站来说，主变压器若发生停止运作的情况，其他的辅助变压器就要有65%左右的负载能力。也就是说，实际运行中的主变压器发生故障，就可以用其他变压器继续为城市运作提供电力能源。针对城市变压器，要制定出多种可供选择的安装方案，并实行全方位分析，判断各个方案的优劣性，然后以变电站的负荷能力需要为依据对主变压器的数量及容量进行选择。运行发生故障时，要充分考虑变压器在超负荷状态下的承载力。

（二）设计主接线

城市电网的运行以稳定安全为目标，所以在对变电站的主接线进行选择设计时，就要考虑到城市地理环境、变电站实际作用、变压器数量、进出线及电压等级等因素对其的影响。当下城市人口繁多、用地紧张，电网主接线的简化设计已经成了核心关键。而可靠性、经济性及灵活性作为变电站主接线需要满足的实际需求，要求设计者有效避免主接线设计难度的增加。尽管如此，在实际建造的时候还是会出现不少问题，例如成本投资、占地面积及检修维护等。因此，设计者在实际设计时要以变电站具体情况及相应要求为依托，结合变电站运行状态、电气设备特点及负载能力，提供最优的设计方案。变压器的接线工作主要使用双电源形式进行处理，注意其中的一路线要连接其他城市电网的变电站。变压器组量断路器形式是高压线路的选用方式，单母线四分段形式主要用于低压线路，以此为基础，选择手车式开关。选用这种接线方式牵涉到的高压设备比较少，占地面积小，能够有效节减投资成本，简化继电保护。另外，电源电能耗完之后，使用储备电源转移负荷，可以较快地恢复供电。但是，这种接线方式的弊病也是比较大的，例如，若高压设备电源供电中止，要停止其中一台变压器，并在短时间内限制部分的电负荷。

（三）选择电气设备

为了节约220kV变电站一次系统的占地面积，在对电气设备进行选择的时候，要优先选用较小体积的设备。高阻抗性设备的制造技术比较成熟，在对主变压器的选用方面可以使用它让电气设备的安全稳定运行更易实现。应该最大程度减少电气设备在后期的维护费用，让电力系统的平稳运行从根源上得到确保，持续性地进行技术能力的深入学习，以高水准的最优设计为电力企业谋取经济利益。因而，电气设备的选择尤为重要，而变电站、主接线负荷变化都会对其产生直接影响。所以，应该切实推动变电站一次系统设计的模块化发展，用计算机科学技术对电气设备进行配置，使选择更加科学，也防止数据的大量运算。

（四）选择互感器

对电力系统的继电保护是电流互感器的主要功能，它可以让一次回路中的大电流转化成小电流。根据变电站具体状况及安装方式对电流互感器进行确定。电流互感器的一次额定电流选择要以仪表精准度为基础，让一次额定电流与最大工作电流无限接近。电流互感器的等级确定要先明确二次回路中的测量表种类和准确性，然后用准确等级高的测量表对其进行选择。在这个过程中，要保证二次回路所接表的准确级小于电流互感器的准确级。

（五）计算短路电流

电力系统在不断完善的过程中产生的问题是不容忽视的，短路就是常见问题的一种。所以，在设计一次系统的时候，一定要先将短路电流计算出来，再以此结果来优化一次系统的其他设计。

（六）防雷接地设计

变电站发生故障的原因很多，雷击是其中的重要因素。所以，做好防雷接地的保护就成了设计220kV变电站一次系统的重要工作。第一，要在变压器上设置避雷器及放电间隙，以较好地对变压器中性点实施保护；第二，以相关的参数和实际的状况为依据来对避雷针及避雷器进行合理选择；第三，要确保一次系统安全性能，就应把接地装备设置到变电站的所有电气设备中，以此形成完善的接地网，保障变电站安全运行。

四、结语

以上，220kV变电站一次系统的设计是比较复杂的，在电力工程设计中的地位也是极高的。为了220kV变电站一次系统的设计更为优化，就要制定出一套科学的设计计划，并对接线方式、配电设备等问题进行慎重选择，促进变电站运行期间取得更好的经济效益，让电力企业效益最大化，也让人们享用更优质的用电服务。