變電站一次系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計研究

付華臣 鄭曉磊

【摘 要】一次系統(tǒng)是供電系統(tǒng)中主要的組成部分，主要的作用是對電能進行生產(chǎn)、傳輸、配比和使用，以發(fā)電機、電壓器、斷路器和互感器等一次設(shè)備組建。當運用科學的方法進行一次系統(tǒng)的設(shè)計時，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有很大的幫助。本文針對220kV變電站的一次系統(tǒng)進行探討，對220kV變電站的相關(guān)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】220KV變電站;一次系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計;

在目前的國內(nèi)情況下，電力系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，為電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)提供了良好的環(huán)境，變電站是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，同時作為電力系統(tǒng)中變換電壓電流與分別傳輸電能的重要設(shè)施。一次系統(tǒng)是變電站的重要組成部分，只有對傳統(tǒng)的設(shè)計與運行模式進行改變，并不斷的提供優(yōu)化，才可以使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

1變壓器選擇及簡要分析

1.1變壓器設(shè)計分析

變壓器通常是變電站中最基礎(chǔ)的設(shè)備之一，變壓器的選擇是否合理對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、以及維護性都帶有重大影響。因此，在對220kV變電站的一次系統(tǒng)進行設(shè)計時需要對變壓器的數(shù)量以及容量進行合理的配比設(shè)計。對220kv變電站的一次系統(tǒng)中，需要應(yīng)用兩臺主變壓器互為備用，保證區(qū)域供電的穩(wěn)定性。在確定主變壓器的容量時，需要對用電區(qū)域的總負荷峰值進行測試。

1.2關(guān)于主變壓器的選擇類型

相數(shù)：電力系統(tǒng)的選擇依據(jù)通常情況，主要使用的是三相變壓器，使得運輸條件大幅度的改善。

繞組：三繞組變壓器的使用條件是需要單個繞組的容量達到額定容量的15或者超過15時，如果缺少既定條件，就會導致資源出現(xiàn)無端損耗，這樣的情況下考慮到經(jīng)濟原因就推薦雙繞組變壓器，而非三繞組。

1.3確定變壓器臺數(shù)和額定容量

1.3.1確定主變的額定容量

主變壓器基本上會按照城市規(guī)劃以及未來發(fā)展，提出5-10年的計劃負載進行選擇，并且考慮到更長的時間距離。根據(jù)相應(yīng)的發(fā)展計劃、用電性質(zhì)、用戶結(jié)構(gòu)等全面的因素來考慮。

當主變壓器因故停運時，就需要考慮提升變電站的數(shù)量來分攤負載。假如變電站的主變壓器的容量達到65-85% 的負載，要求達到I類以及II類的荷載供電。

所以，在按照容量合適的情況下通常選擇兩個SSpsl——120000型號的三相分解開關(guān)。同時容量比通常是110/100/60kV高壓220/120/10。

1.3.2關(guān)于主變的調(diào)壓方式選擇

主要以兩種方法適用于通常情況下：無功率開關(guān)，調(diào)節(jié)范圍通常為10%。第二種則是叫做有載電壓調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍通常為30%左右。

因為變電站的電壓范圍波動較大，所以需要選擇有載電壓調(diào)節(jié)方法從而達到要求。

1.3.3關(guān)于中性點的接地設(shè)計和連接組選擇

通常需要在變壓器繞組與系統(tǒng)電壓相位之間使用同種方式連接，不然就無法進行并聯(lián)運行。星形“Y”和三角形“D”是主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)中的一種連接方式。

在60kV和較低的系統(tǒng)內(nèi)，因為是單項接地，因此通過電流值很低，所以再考慮到電流值低的條件下使用不接地的方式。220kV和110kV的設(shè)備里安裝了隔離開關(guān)、避雷器和保護間隙等套件。主變的220kV以及110kV的中性點通常情況下是直接接地的，并且搭配無間隙氧化鋅避雷器使得雷電對于中性絕緣點的破壞概率降到最低。

1.3.4關(guān)于主變冷卻的選擇方式

正常的主變壓器冷卻系統(tǒng)安裝主要選擇三種方式：風冷系統(tǒng)、強制油循環(huán)風冷系統(tǒng)和強制油循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。風冷主要是給一些小型的變壓器使用。

2關(guān)于主接線的設(shè)計形式

2.1主接線設(shè)計分析

主接線作為基礎(chǔ)的重要部分構(gòu)建于電力系統(tǒng)中，主接線的設(shè)計構(gòu)型也對著電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運行產(chǎn)生相關(guān)影響，同樣影響著變電站中多種設(shè)備和裝置的選擇。在對主接線進行設(shè)計構(gòu)型時，需要遵循經(jīng)濟性、靈活性以及適應(yīng)性的要求。所以，在對220kV變電站的以此系統(tǒng)進行主接線設(shè)計時，需要對變電站的整體情況、運行歷史、載荷情況以及相關(guān)的電氣設(shè)備進行具體分析。220kV的變電站的一次系統(tǒng)中最為常見的是雙母接線的設(shè)計方式，因此具備較高的靈活性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟適用性。

2.2系統(tǒng)接線圖

220kV側(cè)通常在系統(tǒng)中以雙回路連接方式出線，系統(tǒng)一般設(shè)置為無線。

110千伏側(cè)則在系統(tǒng)中以四回方式連接;峰值荷載是100MW;功率因數(shù)是;0.85;在峰值時期的使用極限小時數(shù)是5100小時。

10千伏側(cè)則通過12回的方式進行連接;峰值載荷為20MW;功率因數(shù)是0.85;處于峰值時期的使用小時數(shù)為5400小時。

2.3三種接線方式類比

可靠性，是一座城市的電力企業(yè)給居民提供電力供應(yīng)的首要條件。因電路受損所造成的斷電，不但會對電力企業(yè)的聲譽、利益造成損害，同樣會對政府主導中多個結(jié)構(gòu)部門造成嚴重的經(jīng)濟損失，更有甚者可能導致人員傷亡和不良的政治影響。例如：因設(shè)備損壞導致的財產(chǎn)損失，城市的生活秩序被擾亂，影響人們的日常工作。

靈活性，主要要求在布線方面一定要走線靈活，而且簡單易于操作，方便檢修人員維護，給未來的擴建留下余地。

經(jīng)濟性，在達到日常技術(shù)要求的前提下，需要達到預算數(shù)額小，投資占比小，占據(jù)的空間低，功率損耗低的特點。

本站是以220/110/10KV的三級電壓方式構(gòu)建，兩組主變的額定容量是120000kVA。110kV通過四回方式出線，10kV以12回方式出線。在以上的情況下，明顯發(fā)現(xiàn)本站和系統(tǒng)緊密相連且?guī)в懈嗟牟遄娐?，是電網(wǎng)中較重要的位置，所以，當穩(wěn)定了供電可靠性的情況下，需要盡量的減少投資，使得每年總運行成本降到最低，且易于操作，對于后續(xù)維護具有相應(yīng)的升級空間，而且?guī)в行⌒椭鳈C的連接方式。

方案一，220kV以及110kV側(cè)都采取雙母線方法，10kV側(cè)采取單母端

方案二，針對帶旁路的220kV和110kV側(cè)需要采用雙主機，而帶旁路的35kV側(cè)也采取單字母端。

方案三，220kV側(cè)雙母線，110kV側(cè)雙主機帶旁路，35kV側(cè)單字母端。

2.4多個方案比較

比較了方案1以及方案3后得出：對于110kV側(cè)雙母線旁路的表現(xiàn)要好于單獨配置的雙母線。

將方案二以及方案三進行比較得知：220kV側(cè)雙主總線旁路的優(yōu)勢較單獨配置的雙母線更大，而且還增加了隔離開關(guān)的數(shù)量。但投資規(guī)模更加龐大，布局更為復雜，同時在空間占用上也更大，因此雙母線是更為經(jīng)濟的選擇。同理，35kV側(cè)也會選擇單母分段。

在進過多方比較之后，方案三較為優(yōu)秀：220kV側(cè)雙母線，110kV側(cè)雙主機帶旁路，35kV側(cè)單母段。

3結(jié)束語

伴隨多種新的電力技術(shù)發(fā)展，人們不斷在刷新電力系統(tǒng)對上限的要求，希望電力系統(tǒng)能滿足日常的發(fā)展需求，變電站的平穩(wěn)運行對日常電力系統(tǒng)的安全尤為重要。對220kV變電站進行研討考慮之后，記錄相關(guān)變電站一次系統(tǒng)電氣主接線的設(shè)計過程，并且為未來變電站的進一步升級提供詳細的數(shù)據(jù)資料，使得其他變電站的相關(guān)設(shè)計可以有一個借鑒與參考的空間。

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（作者單位：中國電建集團河南省電力勘測設(shè)計院有限公司）