220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)研究

翦武

【摘? ?要】：本文主要針對220KV 變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，首先分析目前220KV 變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)中的常用接線方式，并對接線方式進(jìn)行初步比較，在此基礎(chǔ)上提出一次主接線設(shè)計(jì)的原則和設(shè)計(jì)步驟。對于相關(guān)領(lǐng)域科研工作者和同行業(yè)工作人員具有十分重要的參考意義。

【關(guān)鍵詞】：220kV變電站;主接線;設(shè)計(jì)研究

1 220kV 變電站電氣一次主接線方式

1.1 單母線接線

作為主接線中相對簡單的接線方式之一，單母線接線主要應(yīng)用于只有一臺(tái)主變壓器的變電站當(dāng)中。這種情況下能夠充分發(fā)揮單母線接線優(yōu)勢，不僅僅接線簡單清晰，而且涉及到的相關(guān)設(shè)備更少，操作更加方便。但是在單母線接線中還存在一定問題，其中不夠靈活、可靠性較差是最典型的問題。采用單母線接線方式，如果其中某一設(shè)備出現(xiàn)問題，在維修中需要讓整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量以及供電安全。而當(dāng)前人們對于變電站以及供電質(zhì)量要求越來越高，因此這種接線方式存在的弊端讓其應(yīng)用較少。

1.2 單母分段

在單母分段的主接線設(shè)計(jì)中引入了斷路器，斷路器的引入實(shí)現(xiàn)了客戶分段的功能。通過斷路器能將電源分隔，這種方式大大提高了客戶供電服務(wù)效率。單母分段節(jié)點(diǎn)方式和單母線接線方式相比具有明顯優(yōu)勢，尤其是當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候可以不用整個(gè)系統(tǒng)停電進(jìn)行維修，不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。保證了供電效率的同時(shí)，還大大提高了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性與可靠性，對于用戶本身而言，能夠獲得更佳的用電體驗(yàn)。單母分段其實(shí)質(zhì)也是為優(yōu)化改進(jìn)單母線接線提出的，作為單母線接線的進(jìn)步，進(jìn)一步促進(jìn)了電力發(fā)展建設(shè)。

1.3 雙母線接線

雙母線接線主要是在系統(tǒng)中引入兩組母線，并將兩組母線協(xié)調(diào)使用以保證變電站的運(yùn)行可靠性，通過這種方式還能夠進(jìn)一步提高供電質(zhì)量。在變電站一次主接線設(shè)計(jì)中，在電源和出線位置配備相應(yīng)的斷路器是進(jìn)行雙母線接線的必要前提，另外還需要配備相應(yīng)的雙母線控制開關(guān)以實(shí)現(xiàn)有效控制功能。雙母線接線具有顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其是維修保養(yǎng)比較方便簡單。當(dāng)對其中一路母線進(jìn)行維修的時(shí)候，另一路母線仍然能夠運(yùn)行，不會(huì)影響用戶生產(chǎn)生活的需求。但是這種接線方式同樣存在一定的弊端，進(jìn)行維修保養(yǎng)的過程中需要增加相應(yīng)的保險(xiǎn)措施進(jìn)行保護(hù)，以免出現(xiàn)異常斷電情況。也正是由于這一弊端，導(dǎo)致雙母線接線不是很好220KV 變電站一次主接線設(shè)計(jì)歡迎。

1.4 一個(gè)半斷路（3/2）接線

一個(gè)半斷路接線中引入了三臺(tái)斷路器，并且兩個(gè)元件就能夠?qū)崿F(xiàn)三臺(tái)斷路器的母線連接，這種一次主接線方式主要是前面幾種接線方式基礎(chǔ)上完善并提出的。這種新型的接線方式需要兩個(gè)母線進(jìn)行連接，極大保證了供電的可靠性，而且相比較而言更加靈活。一個(gè)半斷路接線方式在檢修方面也具有明顯優(yōu)勢，當(dāng)檢修某一條母線的時(shí)候，另一條母線運(yùn)行狀態(tài)不會(huì)受到威脅。但是這種接線方式同樣也存在一定的問題和缺點(diǎn)，首先是需要較大的占地面積，其次是其有一定的適用范圍，一般在超高壓電網(wǎng)中應(yīng)用較多。

1.5 橋形接

橋形接線方式和其他主接線方式相比，具有顯著的斷路器優(yōu)勢，斷路器的用量很少，這昂也決定了他主要應(yīng)用于只有兩條輸電線路和老太變壓器的變電站。如圖5 所示，一般橋形接線方式分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種方式，只是兩種接線方式的應(yīng)用范圍具有一定差異，往往內(nèi)橋接線應(yīng)用于輸電線路較長的線路中，外橋接線往往主要應(yīng)用于輸電線路較短的線路中。目前在我國220KV 系統(tǒng)中主要才有用外橋接線方式。

1.6 角形接線

角形接線主要針對系統(tǒng)內(nèi)不同的斷路器，采用不同的鏈接方式，這種接線方式極大的縮短了開環(huán)時(shí)間，而且還保證了其在檢修過程中能夠可靠運(yùn)行。角形接線一般應(yīng)用于回路較少的變電站中，而且不需要進(jìn)行配電裝置的擴(kuò)建，這樣就最大限度節(jié)約了變電站建設(shè)成本，在建設(shè)時(shí)間方面也具有明顯優(yōu)勢。目前，我國220KV 中經(jīng)常采用角形接線方式。

1.7 單元接線

單元接線作為當(dāng)前220KV 變電站中基本淘汰的主接線方式，存在明顯的缺陷，不僅僅應(yīng)用范圍有限（一臺(tái)變壓器），而且在進(jìn)行檢修維護(hù)的過程中還需要整個(gè)系統(tǒng)斷電。這些缺

陷讓單元接線逐漸被其他主接線方式所代替。通過前面分析能夠發(fā)現(xiàn)，針對不同的主接線方式具有不同的特征，也具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。因此，在進(jìn)行220KV 變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)中應(yīng)該綜合考慮各個(gè)接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)的實(shí)際需求進(jìn)行主接線方式選擇，保證最終主接線的質(zhì)量，保證變電站電氣建設(shè)和供電的可靠性與穩(wěn)定性。

電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式;按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。在一發(fā)電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于3臺(tái)，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復(fù)雜和困難。變壓器三繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致。否則，不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列以要求限制3次諧波對電源等因素。根據(jù)以上原則，主變一般是Y，D11常規(guī)接線。為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過主變的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)。從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓。另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓。通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓。因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓，對于220kv及以上的降壓變壓器也僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時(shí)使用，一般均采用無激磁調(diào)壓，分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。

2 220kV 變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)原則

2.1 靈活性原則

在當(dāng)前包括電網(wǎng)建設(shè)在內(nèi)的各項(xiàng)建設(shè)迅速發(fā)展的背景下，變電站的電氣一次主接線設(shè)計(jì)也必須要與時(shí)俱進(jìn)，本著靈活性的原則進(jìn)行改造與更新。首先是220KV 變電站電氣設(shè)計(jì)主接線的擴(kuò)建靈活，在設(shè)計(jì)中必須要考慮變電站分期建設(shè)的需求，從建設(shè)初期以及到建設(shè)完工，均必須要考慮擴(kuò)建。其次是220KV 變電站電氣設(shè)計(jì)主接線設(shè)計(jì)中調(diào)度靈活，變電站電氣系統(tǒng)對主接線有明確的系統(tǒng)持續(xù)、正常運(yùn)行的要求，通過無功補(bǔ)償裝置、變壓器等的靈活更換、投入來保證系統(tǒng)安全。最后是檢修靈活與事故處理靈活，當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，能夠迅速定位并發(fā)現(xiàn)問題，同時(shí)能夠隔離故障部位，并迅速恢復(fù)供電，保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 可靠性原則

對于變電站而言，可靠性是其基本原則，可靠性直接影響著用戶的實(shí)際需求。因此，在進(jìn)行220KV 變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)中必須要充分重視可靠性問題。一般需要從多個(gè)方面進(jìn)行考慮：首先，需要考慮檢修和系統(tǒng)維護(hù)過程中是否會(huì)變電站停止運(yùn)行以及停止運(yùn)行的概率是多少。其次，必須要充分考慮斷路器對整個(gè)變電站的影響，會(huì)不會(huì)影響電能供給;最后，要考慮到發(fā)生故障和維護(hù)過程匯總可能會(huì)造成哪些影響，針對影響提前制定應(yīng)對策略。

2.3 經(jīng)濟(jì)性原則

在保證靈活性和可靠性的基礎(chǔ)上，還必須要考慮220KV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則。保證在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中能夠充分考慮到各種支出和花費(fèi)，并不斷優(yōu)化和縮減支出，保證以較低的成本獲得較高質(zhì)量的電氣一次主接線設(shè)計(jì)，最終提出最佳主接線設(shè)計(jì)方案。

3 220kV 變電站電氣一次主接線流程

要了解電氣布線的設(shè)計(jì)步驟，首先要充分了解和分析主要布線的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)該進(jìn)行具體調(diào)查，結(jié)合選擇性，可行性，經(jīng)濟(jì)性等因素，進(jìn)行全面分析以及深入探討，從而制作電氣一次接線進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

其次，必須根據(jù)主要布線設(shè)計(jì)的原則和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須制定出主要布線設(shè)計(jì)的初步概念。

第三，結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)地篩選電氣一次接線的設(shè)計(jì)方案，選擇最合適的設(shè)計(jì)方案。在分析原始數(shù)據(jù)之后，經(jīng)常設(shè)計(jì)多個(gè)電氣初級(jí)布線設(shè)計(jì)方案，但是這些方案中經(jīng)常存在各種問題。并非所有方案都適用于實(shí)際的變電站建設(shè)，因此必須進(jìn)行科學(xué)研究。合理的選擇。

第四，然后，在選擇設(shè)計(jì)之后，需要短路電流線路計(jì)算可有效減少由中等電流引起的變壓器損壞。短路電流的計(jì)算還可以幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步選擇最合適的設(shè)計(jì)。

第五，要科學(xué)選擇高壓電氣設(shè)備。主接線是用于連接高壓電器與其他電氣設(shè)備的重要連接裝置。在選擇高壓電氣設(shè)備的過程中，除了保證高壓電氣設(shè)備的質(zhì)量外，

4 總結(jié)

電力建設(shè)已成為十分重要的一項(xiàng)工程。如果為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)以及人們的日常生活，提供穩(wěn)定、充足、可靠、安全的電力能源和優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，才能更好地為人民生活服務(wù)，更好地造福于人類。

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