淺析220kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

陳璐 姚華為

摘要：一次系統(tǒng)由電壓器、發(fā)電機(jī)、互感器及斷路器等組成，是供電系統(tǒng)中主要的組成部分，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)、輸送、分配及使用電能。一個(gè)合理的一次系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。本文對(duì)220kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性及原則進(jìn)行闡述，并針對(duì)220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期為我國(guó)變電站技術(shù)的后期發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：220kV變電站；一次系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案

引言：

變電站設(shè)計(jì)水準(zhǔn)會(huì)直接影響整個(gè)變電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，所以設(shè)計(jì)人員要對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都高度重視，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卦O(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足電力行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為合理保證變電站操作合理性及經(jīng)濟(jì)科學(xué)化，變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作要以國(guó)家制定的環(huán)保節(jié)能政策為依據(jù)，對(duì)變電站中的相應(yīng)設(shè)備實(shí)施保護(hù)和控制。

一、220kV變電站一次系統(tǒng)的意義

電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性與變電站的性能密不可分，近年來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展讓變電站的運(yùn)用和優(yōu)化日益提高。盡然如此，變電站一次系統(tǒng)目前依舊存在一定程度的問(wèn)題，極易引起安全事故，給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)?yè)p失。所以，合理科學(xué)地設(shè)計(jì)一次系統(tǒng)，能夠給變電站一次回路和設(shè)備的安全性提供保障。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)一些易發(fā)或隱藏的危害進(jìn)行全面考慮，科學(xué)地設(shè)計(jì)一次系統(tǒng)，讓一次系統(tǒng)的作用在實(shí)際中得以完全發(fā)揮，給變電站的可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

電力系統(tǒng)若要實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行的目標(biāo)，對(duì)220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就應(yīng)該以如下原則為準(zhǔn)：第一，安全可靠。安全可靠原則是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)，不管使用哪種設(shè)計(jì)方案，都應(yīng)該對(duì)此原則嚴(yán)格遵守；第二，協(xié)調(diào)性。要讓各地區(qū)的環(huán)境與變電站更加融合，就要以當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況為準(zhǔn)，這樣設(shè)計(jì)的一次系統(tǒng)才會(huì)更有意義；第三，特殊性。由于220kV變電站的特殊性，在設(shè)計(jì)一次系統(tǒng)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)遵其特殊性；第四，最大效益。電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益都與一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)定要全面研究；第五，持續(xù)性發(fā)展。設(shè)計(jì)人員在對(duì)變電站的一次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要將眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，不能只關(guān)注當(dāng)下情況。

三、220kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（一）選擇主變壓器

主變壓器作為220kV變電站系統(tǒng)的關(guān)鍵配置，對(duì)整個(gè)主線(xiàn)的架構(gòu)和模式都有重要作用。所以，對(duì)主變壓器的選擇要結(jié)合城市的規(guī)劃及發(fā)展方向，合理選取適用的型號(hào)及規(guī)格。為了保障變電站的平穩(wěn)運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)者在選擇主變壓器時(shí)不但要考慮電力體系、輸送功率、傳遞容量及饋線(xiàn)回路數(shù)等因素，還要對(duì)變壓器停止運(yùn)行狀態(tài)下需要的容量及超負(fù)荷性能引起重視。對(duì)一般的變電站來(lái)說(shuō)，主變壓器若發(fā)生停止運(yùn)作的情況，其他的輔助變壓器就要有65%左右的負(fù)載能力。也就是說(shuō)，實(shí)際運(yùn)行中的主變壓器發(fā)生故障，就可以用其他變壓器繼續(xù)為城市運(yùn)作提供電力能源。針對(duì)城市變壓器，要制定出多種可供選擇的安裝方案，并實(shí)行全方位分析，判斷各個(gè)方案的優(yōu)劣性，然后以變電站的負(fù)荷能力需要為依據(jù)對(duì)主變壓器的數(shù)量及容量進(jìn)行選擇。運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，要充分考慮變壓器在超負(fù)荷狀態(tài)下的承載力。

（二）設(shè)計(jì)主接線(xiàn)

城市電網(wǎng)的運(yùn)行以穩(wěn)定安全為目標(biāo)，所以在對(duì)變電站的主接線(xiàn)進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮到城市地理環(huán)境、變電站實(shí)際作用、變壓器數(shù)量、進(jìn)出線(xiàn)及電壓等級(jí)等因素對(duì)其的影響。當(dāng)下城市人口繁多、用地緊張，電網(wǎng)主接線(xiàn)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成了核心關(guān)鍵。而可靠性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性作為變電站主接線(xiàn)需要滿(mǎn)足的實(shí)際需求，要求設(shè)計(jì)者有效避免主接線(xiàn)設(shè)計(jì)難度的增加。盡管如此，在實(shí)際建造的時(shí)候還是會(huì)出現(xiàn)不少問(wèn)題，例如成本投資、占地面積及檢修維護(hù)等。因此，設(shè)計(jì)者在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要以變電站具體情況及相應(yīng)要求為依托，結(jié)合變電站運(yùn)行狀態(tài)、電氣設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)載能力，提供最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。變壓器的接線(xiàn)工作主要使用雙電源形式進(jìn)行處理，注意其中的一路線(xiàn)要連接其他城市電網(wǎng)的變電站。變壓器組量斷路器形式是高壓線(xiàn)路的選用方式，單母線(xiàn)四分段形式主要用于低壓線(xiàn)路，以此為基礎(chǔ)，選擇手車(chē)式開(kāi)關(guān)。選用這種接線(xiàn)方式牽涉到的高壓設(shè)備比較少，占地面積小，能夠有效節(jié)減投資成本，簡(jiǎn)化繼電保護(hù)。另外，電源電能耗完之后，使用儲(chǔ)備電源轉(zhuǎn)移負(fù)荷，可以較快地恢復(fù)供電。但是，這種接線(xiàn)方式的弊病也是比較大的，例如，若高壓設(shè)備電源供電中止，要停止其中一臺(tái)變壓器，并在短時(shí)間內(nèi)限制部分的電負(fù)荷。

（三）選擇電氣設(shè)備

為了節(jié)約220kV變電站一次系統(tǒng)的占地面積，在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行選擇的時(shí)候，要優(yōu)先選用較小體積的設(shè)備。高阻抗性設(shè)備的制造技術(shù)比較成熟，在對(duì)主變壓器的選用方面可以使用它讓電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行更易實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該最大程度減少電氣設(shè)備在后期的維護(hù)費(fèi)用，讓電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行從根源上得到確保，持續(xù)性地進(jìn)行技術(shù)能力的深入學(xué)習(xí)，以高水準(zhǔn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)為電力企業(yè)謀取經(jīng)濟(jì)利益。因而，電氣設(shè)備的選擇尤為重要，而變電站、主接線(xiàn)負(fù)荷變化都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接影響。所以，應(yīng)該切實(shí)推動(dòng)變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊化發(fā)展，用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行配置，使選擇更加科學(xué)，也防止數(shù)據(jù)的大量運(yùn)算。

（四）選擇互感器

對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是電流互感器的主要功能，它可以讓一次回路中的大電流轉(zhuǎn)化成小電流。根據(jù)變電站具體狀況及安裝方式對(duì)電流互感器進(jìn)行確定。電流互感器的一次額定電流選擇要以?xún)x表精準(zhǔn)度為基礎(chǔ)，讓一次額定電流與最大工作電流無(wú)限接近。電流互感器的等級(jí)確定要先明確二次回路中的測(cè)量表種類(lèi)和準(zhǔn)確性，然后用準(zhǔn)確等級(jí)高的測(cè)量表對(duì)其進(jìn)行選擇。在這個(gè)過(guò)程中，要保證二次回路所接表的準(zhǔn)確級(jí)小于電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。

（五）計(jì)算短路電流

電力系統(tǒng)在不斷完善的過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題是不容忽視的，短路就是常見(jiàn)問(wèn)題的一種。所以，在設(shè)計(jì)一次系統(tǒng)的時(shí)候，一定要先將短路電流計(jì)算出來(lái)，再以此結(jié)果來(lái)優(yōu)化一次系統(tǒng)的其他設(shè)計(jì)。

（六）防雷接地設(shè)計(jì)

變電站發(fā)生故障的原因很多，雷擊是其中的重要因素。所以，做好防雷接地的保護(hù)就成了設(shè)計(jì)220kV變電站一次系統(tǒng)的重要工作。第一，要在變壓器上設(shè)置避雷器及放電間隙，以較好地對(duì)變壓器中性點(diǎn)實(shí)施保護(hù)；第二，以相關(guān)的參數(shù)和實(shí)際的狀況為依據(jù)來(lái)對(duì)避雷針及避雷器進(jìn)行合理選擇；第三，要確保一次系統(tǒng)安全性能，就應(yīng)把接地裝備設(shè)置到變電站的所有電氣設(shè)備中，以此形成完善的接地網(wǎng)，保障變電站安全運(yùn)行。

四、結(jié)語(yǔ)

以上，220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，在電力工程設(shè)計(jì)中的地位也是極高的。為了220kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為優(yōu)化，就要制定出一套科學(xué)的設(shè)計(jì)計(jì)劃，并對(duì)接線(xiàn)方式、配電設(shè)備等問(wèn)題進(jìn)行慎重選擇，促進(jìn)變電站運(yùn)行期間取得更好的經(jīng)濟(jì)效益，讓電力企業(yè)效益最大化，也讓人們享用更優(yōu)質(zhì)的用電服務(wù)。