220kV主接线设计分析周谦

220kV主接线设计分析周谦

周谦

(云南恒安电力工程有限公司云南昆明650000)

摘要：人们对电力需求的不断增加，使得变电站运行负荷加大，致使其危险性较大。出于保证变电站长期安全可靠高效运行的考虑，对变电站提出了更高的要求。基于此，在建设变电站中应当重视电气设计，优化电气设计方案，提高其应用价值。文章围绕220kV变电站电气主接线设计展开分析。

关键词：220kV变电站；电气主接线；设计

220kV变电站作为生活中常用的供电设备，其设计与设备现今也发展相对成熟，随着经济的发展其建设规模也得到较大程度的增长。为了更方便地管理变电站，对设计者的设计提出了相应的要求。因为电气主接线设计关系着系统的可靠性和稳定性，影响着电力系统的升级改造便利性等，所以研究分析220kV变电站的电气主接线设计很有必要。

一、设计依据和步骤

220kV变电站电气主接线的线路多，若设计不合理，往往会造成较大浪费，使得220kV变电站施工设计成本大幅增加。设计依据的条件很多，需要认真规划，按照设计步骤要按部就班进行，并做好施工具体预案。

（一）设计依据

在进行220kV变电站电气主接线设计时，要考虑众多因素，依据的条件包括：（1）设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数，运行方式等；（2）区域电力系统近期及长远发展规划（5～10年），220kV变电站在电力系统中的位置和作用；（3）负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等；（4）环境条件，主要有温度、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等；（5）重型设备的运输条件；（6）电气设备的性能、制造能力、稳定性、维护检修要求等。

（二）设计步骤

为保证电源线可靠引进、电网安全运转，要考虑三大主要因素：（1）结合规划，因地制宜。根据220kV变电站规划方案，对设计依据、接线环境和基本资料做出分析；（2）选定正确接线方案，确保安全。依据电机数量和容量，确定正确的主接线形式；（3）分析用电负荷，特别是高峰期负荷，确定变压器的数量、布局和容量（没有变压器可不用考虑）。

设计上，具体步骤如下：一是根据设计任务书要求，拟定若干个电气主接线方案；二是从技术上论证各方案的优、缺点，保留2～3个技术上能满足项目要求的方案；三是进行成本比较：对各方案的综合投资和年运行费进行综合效益比较；四是进行可靠性比较，220kV变电站可进行定性比较。

二、具体设计

220kV变电站中的设备有变压器、断路器以及关键的电气主接线电路；必须具有无功率补偿和抗击短路电流等功能。220kV变电站电气主接线设计要特别注意中间变电站和终端变电站，由于终端变电站的运行负荷达220kV，为了确保高压供电系统稳定性，应配备两台主变压器，电气主接线设计应结合220kV变电站的实际情况和运行容量。

（一）主接线选择

电气主接线种类有：单母接线、单母分段接线、双母接线、双母分段接线、双母带旁路接线、一个半断路器接线、外桥接线、内桥接线等多种。目前，220kV变电站电气主接线设计主要应用两种方式：单母分段接线和双母接线。

从技术可靠性看，二者都可保证稳定。单母分段接线利用分母分段，从不同分段上引接重要用户，若其中某段母线发生运行故障，故障段由分段断路器进行隔离，确保正常段母线稳定、安全供电；双母接线主要是利用两组母线隔离开关进行倒换操作，对任一回路或者某组母线的隔离开关进行轮流检修，可快速恢复供电。

单母分段接线经济性好:单母分段接线投入小使用设备少，双目接线投入较大，需要使用很多设备。但是单母分段接线不具有灵活性可靠性。任一元件(母线或母线隔离开关等)故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。

双母接线方式可保证供电可靠性:当检修时，可进行轮流操作，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路的电即可开始检修；一组母线故障时，能迅速恢复供电，还具有调度灵活性:各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建时，向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。

总之，双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对220kV变电站大容量且相互联系的电网系统是有利的。

（二）变压器选择

220kV变电站电气主接线设计应选择合适的变压器，首先，变压器选择时，应根据大件运输条件选择单相变或者组合三相变，220kV变电站电气主接线设计主要采用三相；其次，确定冷却和调压方式，结合220kV变电站实际清况确定不同冷却方式，选择有载调压；最后，确定绕组数，220kV变电站可选择双绕组变压器，采用“YN”类型，确定绕组接线组别。220kV变电站电气主接线设计时，在以下条件下，应设置两台以上的变压器:其一，特定负荷较大的区域，如外露的电气设备、电源系统不接地、共用变压器等；其二，季节性负荷变化较大的电网线路；其三，二级负荷或者一级负荷较大的母线，从而确保220kV变电站的稳定性和安全性。

（三）断路器选择

高压断路器是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧性。在220kV变电站电气主接线设计中，要充分考虑断路器重要参数设置，包括断路器额定电压应该大于所在电网的额定电压，其额定电流应该大于或等于其持续工作电流；额定关合电流要不小于短路冲击电流；分合闸时间，特别是分闸时间不宜大于0.04s等。选择一款高压断路器需要做动稳定校验和热稳定校验后，才能确定其是否合格。

选择断路器还应注意以下几点:其一，断路器的结构和体积应符合220kV变电站电气主接线设计要求；其二，选择的断路器应具有良好的绝缘性；其三，选择高质量的断路器，确保其可长时间经受短路电流和负荷电流。根据220kV变电站电气主接线设计要求和运行实际情况，通常情况下可选择LW30-126断路器或者126kV六氟硫断路器。

（四）无功率补偿设计

为了提高220kV变电站的电压供应质量，应采用无功率补偿技术，在无功率状态下电力系统的无功电流小于自然负荷，因此220kV变电站电气主接线设计应进行无功率补偿，并且通过应用无功率补偿技术，合理控制电压，一方面确保220kV变电站提供高质量的电压，另一方面，提高电力系统运行的可靠性和安全性，降低运行成本，实现良好的社会效益和经济效益。同时，220kV变电站运行过程中，若某台大型发电设备丢失，或者某台大容量无功率补偿设备丢失，或者某一回路电流丢失，电网线路中的无功率电源设备，对于突发事件的电流分配方式和备用电流容量，仍然可保障供电的安全性和稳定性，避免电压异常造成220kV变电站线路崩溃。对220kV变电站进行检修和维护时，一旦发生上述情况，应并联电抗器或者切断局部负荷，确保正常、稳定的供电。

（五）短路电流

220kV变电站运行过程中，受到某些因素的影响，往往会发生一些运行故障，如电流短路，其主要是由于异常相和地面、或者不同类型异常相之间发生短暂连接，其严重影响220kV变电站的安全、稳定运行•在计算220kV变电站短路电流时，优化主接线设计形式，确保在最大短路电流条件下，选择正常接线方式。

随着电力系统的快速发展，220kV变电站在整个电网中发挥非常关键的作用。220kV变电站电气主接线设计涉及多项技术规范和标准，要综合考虑变电站内关键设备、电网检修、周边环境等多方面内容，以实现最大的社会效益和经济效益。

参考文献:

[1]姜交辉.试论变电站电气主接线的设计问题[J].山东工业技术,2016(22)

[2]王元良,林小锋.220kV变电站电气主接线的设计及探讨[J].山东工业技术,2016(15)

[3]符庆.变电站电气主接线方案设计[J].科技视界,2015(02)