220kV变电站电气主接线设计相关问题探讨

摘要：以某220 kV变电站电气主接线设计为例，探讨了主接线设计时需注意的相关问题，为变电站电气设计人员的主接线设计提供了参考。

关键词：220 kV变电站;主接线型式;双母线接线;单母线分段接线

0 引言

变电站电气主接线设计作为电力系统一次设计中的重要环节，其设计是否经济、合理，直接关系到电力系统能否正常运行。

1 变电站电气主接线类型

根据变电站在电力系统中所处的地位、进出线回路数量、性质、规模等，变电站电气主接线可分为单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、双母线带旁路、内外桥接线、3/2（4/3）接线等型式。

2 变电站电气主接线设计案例

本文将结合实际案例，分析变电站电气主接线设计要点。

某新建220 kV变电站工程项目的远期规划为：180 MVA主变压器3台;220 kV远期规划出线6回;110 kV远期规划出线12回;10 kV远期规划出线18回;远期装设3×（3×8）Mvar容性无功补偿;远期装设2×10 Mvar感性无功补偿。该变电站本期规模如下：180 MVA主变压器1台;220 kV本期出线4回;110 kV本期出线6回;10 kV本期出线6回;装设3×8 Mvar容性无功补偿;装设2×10 Mvar感性无功补偿。

该变电站分为220 kV、110 kV、10 kV 3个电压等级。

根据《220～750 kV变电站设计技术规程》（DL/T 5218—2012）第5.1.6条的规定：“220 kV变电站中的220 kV配电装置，当在系统中居于重要地位、出线回路数为4回及以上时，宜采用雙母线接线。”由于本案例工程220 kV出线有6回，进线有3回，故采用双母线接线型式。

根据《220～750 kV变电站设计技术规程》（DL/T 5218—2012）第5.1.7条的规定：“220 kV变电站中的110 kV、66 kV配电装置，当出线回路数在6回以下时，宜采用单母线或单母线分段接线，出线回路数在6回及以上时，可采用双母线或双母线分段接线。”由于本案例工程110 kV出线有12回，进线有3回，故采用双母线接线型式。

本案例工程10 kV电气部分远期规划18回出线，每台变压器带6回出线，本期6回出线，结合近远期规划要求，远期采用单母线三分段接线型式，本期采用单母线接线型式。

主变压器220 kV和110 kV中性点均采用经隔离开关接地的方式，运行时变压器中性点可选择不接地或直接接地;10 kV侧采用不接地方式。

2.1    双母线接线型式

本案例工程电气主接线的220 kV、110 kV电气部分均采用双母线接线型式，符合“两型一化”导则中“对于双母线接线不设置旁路母线”的要求。为了便于设备及母线检修或改扩建时的长时间停电，每条线路都用一台断路器及两台隔离刀闸与两段母线相连，两段母线通过母联开关连接。双母线接线型式如图1所示。双母线接线型式提高了电网供电可靠性及调度灵活性，方便变电站工程的远期改扩建。

2.2    单母线分段接线型式

本案例工程10 kV电气部分远期规划的18回出线应均匀分布在3段母线上，每段母线带6回出线，如图2所示。此种接线方式的优势在于，当任一主变停运，均可通过自动或人工操作进行切换，保证母线不会停电，满足供电的“N-1”要求。

3 电气主接线设计相关问题

3.1    潮流分析、短路电流计算及穿越功率

潮流分析是电力系统规划、设计、运行所必须进行的计算工作，新建变电站电气主接线中出线间隔的导线及设备选型需要满足线路潮流要求。

根据系统提供的短路阻抗进行变电站短路电流计算，为电气主接线中的设备及导体选型提供参考依据。

穿越功率即变电站母线上既有进线又有出线，穿越功率从进线流入通过母线从出线流出，向其他变电站提供功率。电气主接线设计中母线载流量需要满足系统穿越功率要求。

3.2    变电站改扩建

根据当地用电负荷需求及资金等情况，电力规划通常分为近期规划（5年）、中期规划（10年）及远期规划（20年）。电气主接线设计时应综合考虑是否有利于变电站改扩建等因素，预留出远期规划相应的设备空位。

3.3    供电可靠、灵活

电气主接线设计时应将主接线供电可靠性、灵活性及经济性作为重点考虑因素。电网设备停电检修应不影响系统正常供电，即使停电也应尽量减小停电范围，并能保证一级负荷重要客户的正常用电。上述案例中，变电站220 kV、110 kV电压等级采用双母线接线型式，可通过母线隔离刀闸的倒闸操作，即使在其中一组母线停电检修的情况下，也不会中断供电。另外，双母线接线通过母联开关的分合，可灵活分配各段母线的负荷大小，便于电力调度部门灵活分配负荷。

3.4    双电源供电

为了保证供电可靠性，变电站进线电源应至少从两个不同的变电站引接，以避免在上级变电站全站停电等情况下导致下级变电站也停电。

3.5    电气设备选型

主接线中的设备选型包括隔离开关、断路器、电流及电压互感器、避雷器等设备选择。如每段母线上需要装设几组接地刀闸，每组接地刀闸间距多少，断路器两侧是否都需要装设接地刀闸，电流互感器按两相还是三相配置，这些都需要结合实际情况进行综合设计，是电气主接线设计环节的重要内容。

3.6    中性点接地方式

中性点接地能够有效限制短路电流，防止过电压现象的发生，保证电气设备的绝缘水平。中性点接地系统分为大电流接地系统和小电流接地系统，其中小电流接地系统又分为不接地与经消弧线圈接地等。上述案例的主变压器220 kV和110 kV中性点均采用经隔离开关接地的方式，运行时变压器中性点可选择不接地或直接接地;10 kV侧采用不接地方式。

10 kV侧接地方式需根据计算的接地电容电流确定，当接地电容电流大于10 A时，选择经消弧线圈接地方式。

3.7    多专业协调配合

电气一次设计不能闭门造车，可研、初设、施工图设计等工作的完成既需要电力系统一次、二次、通信、土建及线路专业的配合，又需要与电力调度/运行/建设部门、设备厂家、施工单位、监理单位等配合。电气主接线中的设备参数及接线型式是通过收集各个专业的资料，经过计算设计出来的。

4 结语

电气主接线图作为变电站设计的基础资料，其设计合理与否，直接影响到电网能否可靠、灵活运行，同时对一次设备的选型与布置等起到了关键性作用。电气设计人员应根据各方提供的资料，详尽严谨地演算并验证电气主接线设计的合理性，以保证变电站运行的稳定可靠性。

[参考文献]

[1] 220～750 kV变电站设计技术规程：DL/T 5218—2012[S].

[2] 中国电力工程顾问集团有限公司，中国能源建设集团规划设计有限公司.电力工程设计手册[M].北京：中国电力出版社，2018.

收稿日期：2020-04-01

作者简介：周亚杰（1985—），女，湖南常德人，工程师，从事变电站电气一次设计工作。