220kV變電站的電氣主接線設(shè)計(jì)探討

吉林省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院 張 巖

220kV變電站的電氣主接線設(shè)計(jì)探討

吉林省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院 張 巖

220kV變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其建設(shè)運(yùn)行質(zhì)量在很大程度上影響了供電效果，需要重視各節(jié)點(diǎn)建設(shè)，消除所存隱患。其中，電氣主接線的設(shè)計(jì)，需要基于主接線基本要求，結(jié)合變電站所處位置，選擇合理的接線形式，并搭配相應(yīng)的設(shè)備，遵循專業(yè)配置原則，保證接線效果可以滿足專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)220kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)原則以及要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

220kV變電站；電氣主接線；設(shè)備配置

對(duì)220kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，需要從工程特點(diǎn)出發(fā)，選擇最為合適的接線形式，遵循專業(yè)技術(shù)原則，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。電氣主接線即按照電氣設(shè)備功能要求將其劃分為接受和分配電能的電路，利用連接線對(duì)其進(jìn)行有效連接，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。用過設(shè)計(jì)要保證變電站電氣主接線具有較高的靈活性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性，并提前做好預(yù)防措施，降低各項(xiàng)因素的影響。

一、電氣主接線設(shè)計(jì)原則

1.可靠性原則

電力系統(tǒng)建設(shè)的核心即供電可靠性，保證供電質(zhì)量可以滿足生產(chǎn)生活需求。因此在對(duì)變電站電氣主接線設(shè)計(jì)分析時(shí)，必須要遵循可靠性原則，即在檢修斷路器時(shí)，不能對(duì)系統(tǒng)整體供電質(zhì)量產(chǎn)生影響；檢修斷路器與母線故障時(shí)，要盡量減少系統(tǒng)停運(yùn)的時(shí)間，和停運(yùn)回路數(shù)，且要求能夠滿足一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。另外，還要最大程度上來避免變電所出現(xiàn)全部停運(yùn)的情況。

2.經(jīng)濟(jì)性原則

除了要保證電力系統(tǒng)供電可靠性外，還需要從經(jīng)濟(jì)性角度進(jìn)行分析，減少成本的投入，盡量降低主接線復(fù)雜程度，對(duì)于隔離開關(guān)、節(jié)約斷路器、避雷器等一次設(shè)備來說，要降低控制保護(hù)的復(fù)雜度，采購不影響系統(tǒng)運(yùn)行且成本較低的二次設(shè)備與控制電纜。同時(shí)，還要對(duì)短路電流進(jìn)行有效控制，所選電氣設(shè)備與輕型電器價(jià)格均要合理，且要對(duì)終端配備簡(jiǎn)單電器。另外，電氣主接線設(shè)計(jì)方案要為配電裝置的設(shè)置提供方便，控制設(shè)備占地面積，減少用地、導(dǎo)線、絕緣子以及安全成本的投入［1］。對(duì)于部分處于特殊地區(qū)的變電站，供電系統(tǒng)應(yīng)選擇用三相變壓器，盡量以簡(jiǎn)單形式布置。基于經(jīng)濟(jì)性原則對(duì)電氣設(shè)備和變壓器進(jìn)行選擇，并設(shè)計(jì)其容量與數(shù)量，可以有效避免兩次變壓情況，減少系統(tǒng)運(yùn)行電能損失產(chǎn)生的費(fèi)用。

3.靈活性原則

電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)確保其在調(diào)度、檢修以及擴(kuò)建等階段均具有較高的靈活性。調(diào)度時(shí)能夠靈活操作，對(duì)某些變壓器或線路進(jìn)行切除處理，根據(jù)需求調(diào)配電源與負(fù)荷，確保系統(tǒng)可以在事故運(yùn)行方式、特殊運(yùn)行方式以及檢修方式狀態(tài)下的調(diào)度需求。檢修時(shí)則可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)斷路器進(jìn)行停運(yùn)處理，對(duì)母線和繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，避免進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行以及用戶供電產(chǎn)生影響［2］。擴(kuò)建時(shí)應(yīng)可以順利從初期過渡到最終接線，且在擴(kuò)建階段，將一次與二次設(shè)備裝置改造程度降到最低。

二、變電站電氣主接線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃

想要保證變電站電氣主接線設(shè)計(jì)的有效性，必須要以社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃為基礎(chǔ)，從整個(gè)電力系統(tǒng)需求出發(fā)，來確定設(shè)計(jì)方向與目標(biāo)，建立整體框架。同時(shí)遵循安全性、經(jīng)濟(jì)性與靈活性原則，采取高新技術(shù)，配置合理的電氣設(shè)備，提高電力系統(tǒng)供電可靠性。其中，在對(duì)電源布局進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要以市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)楦荆Y(jié)合資源優(yōu)化要求，從節(jié)約與發(fā)電兩個(gè)方面同時(shí)出發(fā)，在發(fā)展的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響，進(jìn)一步提高電力發(fā)展質(zhì)量，并對(duì)的電源結(jié)構(gòu)和機(jī)組結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，確定電廠接入系統(tǒng)方式、出線電壓等級(jí)與網(wǎng)絡(luò)［3］。

2.電氣主接線

根據(jù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析實(shí)際情況，選擇最為合適的接線形式，一般220kV變電站可以選擇單母線分段式或者雙母線形式；110kV同樣也可以選擇單母線分段或者雙母線形式，并且對(duì)于具有重要負(fù)荷的線路，還可以選擇用帶旁路形式。而10kV則主要選擇用單母線分段形式。另外，按照電壓等級(jí)進(jìn)行劃分，變電站電氣主接線形式的選擇，220kV為單母線分段接線形式；110kV為雙母線接線形式；10kV為單母線分段形式［4］。

3.主變合理選擇

變電站中主變壓器的選擇是否合理，將會(huì)影響著整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率，因此要保證所選變壓器類型與容量的合理性。主變壓器主要用于向電力系統(tǒng)和用戶輸送功率，而聯(lián)絡(luò)變壓器則主要用于兩種電壓等級(jí)間功率交換。變電站主變壓器決定著電壓的改變，且承擔(dān)著電力經(jīng)濟(jì)輸送與分配電能的作用，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行分析，確保所選主變型式、臺(tái)數(shù)以及容量可以滿足系統(tǒng)供電要求，且具有較高的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效果。

4.無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)無功功率平衡是提高電壓質(zhì)量的重要措施，對(duì)于變電站電力系統(tǒng)來說，自然無功負(fù)荷一般均會(huì)大于原有無功電源，為保證系統(tǒng)正常供電，需要采取無功補(bǔ)償措施處理。通過有效的無功補(bǔ)償和電壓控制，來提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，為電氣主接線設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。正常運(yùn)行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)突然失去間一臺(tái)最大容量或者一回路無功補(bǔ)償設(shè)備，以及一臺(tái)最大容量發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的備用設(shè)備與配電方式，均可以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定供電需求，減少電壓崩潰問題的發(fā)生。同時(shí)，在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，如果出現(xiàn)上述任何故障，均可以對(duì)部分符合以及并聯(lián)電抗器進(jìn)行處理，來確保供電電壓的穩(wěn)定性。

三、變電站電氣主接線方式選擇

1.單母線接線形式

單母線接線即由主變壓器回路、線路、一組母線組成電氣主接線形式，在實(shí)際應(yīng)用中具有操作難度低、接線簡(jiǎn)單明了以及電氣設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)，無論是成套配置還是擴(kuò)建發(fā)展均具有較大的優(yōu)勢(shì)。但是受各項(xiàng)因素限制，其運(yùn)行靈活性和可靠性比較低，在系統(tǒng)任何元件故障或檢修時(shí)，均需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)配置進(jìn)行停電處理。因此，一般情況下單母線接線形式多用于電壓等級(jí)比較低、線路少和容量小的變電站，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。

2.雙母線接線形式

雙母線接線形式組成主要包括主變壓器回路、兩組母線以及線路，具有靈活性高、供電可靠、試驗(yàn)方便以及擴(kuò)建容易等優(yōu)點(diǎn)。但是選擇應(yīng)用此種接線形式對(duì)變電站電氣主接線處理時(shí)，所應(yīng)用母線隔離開關(guān)數(shù)量多，且母線長(zhǎng)度普遍較長(zhǎng)，設(shè)置的配電裝置所需面積大，在安裝操作時(shí)容易受外部因素影響，出現(xiàn)誤操作而影響系統(tǒng)供電質(zhì)量。另外，兩組母線間還存在大量的電氣連接點(diǎn)，如果在運(yùn)行過程中分閘部位母線隔離開關(guān)以及母聯(lián)斷路器發(fā)生事故，需要全部停運(yùn)變電站內(nèi)所有配電裝置。一般情況下雙母線連接形式，多用于位于電網(wǎng)系統(tǒng)重要地位、負(fù)荷較大以及出線回路多的變電站。

3.單母線分段形式

通過斷路器來對(duì)母線進(jìn)行分段處理，從不同段來為用戶引出兩個(gè)回路，并設(shè)置電源進(jìn)行供電。這樣在供電過程中，即便一段母線出現(xiàn)運(yùn)行事故，設(shè)置的斷路器可以將故障部分切除，避免事故對(duì)其他母線段運(yùn)行狀態(tài)的影響，避免出現(xiàn)用戶停電的情況。但是此種接線形式也存在一定缺點(diǎn)，即如果一段母線或者母線隔離開關(guān)出現(xiàn)故障，在進(jìn)行檢修時(shí)需要對(duì)該段母線回路進(jìn)行停電處理。

四、結(jié)束語

對(duì)220kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析時(shí)，需要基于變電站運(yùn)行特點(diǎn)，以滿足實(shí)際供電需求為目的，遵循專業(yè)設(shè)計(jì)原則，選擇最為合適的主接線形式，控制好每個(gè)節(jié)點(diǎn)，確保主接線處理的合理性與有效性。

［1］唐鑫.220kV變電站的電氣主接線設(shè)計(jì)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014，02：234-235.

［2］李莉平.淺析110/220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)［J］.通訊世界，2015，23：178-179.

［3］李煥乾.珠海橫琴新區(qū)某220kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)淺析［J］.廣東科技，2014，12：52+50.

［4］王元良，林小鋒.220kV變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)及探討［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2016，15：146.

張巖（1983—），女，在職研究生，中級(jí)工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。