變電站一次系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計(jì)方案分析

陳賽男

摘? 要：現(xiàn)在社會(huì)人們用電需求越來(lái)越多，無(wú)論是生活還是生產(chǎn)都需要使用電，人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)對(duì)電的依賴，如果停電就會(huì)造成很多麻煩的事情發(fā)生。變電站是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分，在供電系統(tǒng)里面最為重要的就是一次系統(tǒng)，文章主要通過(guò)分析變電站一次系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題與內(nèi)容，望能為以后的變電站設(shè)計(jì)提供更多更好的幫助。

關(guān)鍵詞：變電站;一次系統(tǒng);電氣主接線設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM63? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）03-0096-02

Abstract： Nowadays， people need more and more electricity， both in life and production. People's life has been inseparable from the dependence on electricity. If the power is cut off， many troubles will occur. Substation is the key part to ensure the safe and stable operation of the power system， and the most important part of the power supply system is the primary system. This paper mainly analyzes the design of the primary system electrical main wiring related issues and content， hoping to provide more and better help for the future substation design.

Keywords： transformer substation; primary system; electrical main wiring design

社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步都需要能源進(jìn)行支撐，隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)對(duì)電能的需求量變得越來(lái)越大，需求量增加之后就會(huì)對(duì)發(fā)電廠的要求也越來(lái)越高，但是因?yàn)榘l(fā)電廠自身的原因，大部分的大型發(fā)電廠建設(shè)會(huì)選擇在比較偏僻的地方，并且和電力負(fù)荷中心有著一段距離，要想把發(fā)電廠和電力負(fù)荷中心更好的進(jìn)行連接，消除這一段距離，就需要變電站來(lái)從中進(jìn)行連接，讓人們能夠更安全的使用電能。變電站能夠決定電網(wǎng)的穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候就變得尤為重要。

1 變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

變電站在設(shè)計(jì)期間必須按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)有變電站設(shè)計(jì)主要以“三通一標(biāo)”“兩型一化”“智能”為主，同時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.1 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)

整個(gè)變電站的復(fù)雜程度都是由變電站的主接線來(lái)決定，在設(shè)計(jì)期間需要著重考慮進(jìn)出線的回路數(shù)，并且不能過(guò)多的浪費(fèi)材料，要合理確定主接線的形式，同時(shí)還需要考慮后期的維修工作是否便捷。

1.2 變電站電氣設(shè)備的選擇

在未來(lái)的發(fā)展中，變電站會(huì)以智能為主進(jìn)行發(fā)展，所以在選擇電氣設(shè)備的時(shí)候應(yīng)該考慮電氣設(shè)備的先進(jìn)程度和可靠性，同時(shí)還需要有采集和保護(hù)測(cè)控的功能。除此之外，變電站的設(shè)備還具有降低生命周期的功能，減少后期的維修以及維修的成本。

1.3 變電站的防雷接地保護(hù)的選擇

在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮防雷的保護(hù)，如果電氣設(shè)備遇到強(qiáng)雷擊時(shí)，就會(huì)破壞變電設(shè)備而影響整個(gè)變電站正常的運(yùn)行，所以在變電站設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)防雷工作進(jìn)行考量，采取科學(xué)合理的防雷措施，盡最大的可能使得受雷電沖擊的情形減弱。

1.4 計(jì)算短路電流

隨著科技不斷的進(jìn)行發(fā)展，電力系統(tǒng)一直在不斷的進(jìn)行完善，當(dāng)前電力系統(tǒng)常見(jiàn)的故障是短路故障，所以在設(shè)計(jì)期間一定要計(jì)算好短路電流，并且把計(jì)算的結(jié)果參數(shù)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，合理應(yīng)用到設(shè)計(jì)工作當(dāng)中。

1.5 主要電氣設(shè)備的選擇

（1）斷路器的選擇。需要根據(jù)安裝的環(huán)境和使用的要求來(lái)進(jìn)行確定，并且確定斷路器的種類和斷路器的形式。（2）互感器的選擇。需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量出來(lái)的誤差，確定誤差的大小和誤差的準(zhǔn)確性，再選擇合適的電流互感器，并且根據(jù)安裝的區(qū)域環(huán)境和使用的要求選擇電壓互感器的類型。（3）隔離開(kāi)關(guān)的選擇。在選擇時(shí)需要把檢修設(shè)備和帶電部分進(jìn)行隔離，這樣才能保證檢修人員的安全。為了保證檢修時(shí)候的安全，要在斷路器的兩端都設(shè)置相應(yīng)的隔離開(kāi)關(guān)，但是有中性點(diǎn)有避雷針或者是變壓器的引出線上是可以不用設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)的。

1.6 選擇合理的高壓配電設(shè)備

變電站重要的組成就是配電裝置，特別是在接受電能和分配電能的時(shí)候，配電設(shè)備作用尤其重要，在設(shè)計(jì)配電設(shè)備必須要遵循的原則就是安全、可靠和可持續(xù)發(fā)展，另外還需要考慮安裝和維修等工作是否方便。高壓配電裝置設(shè)計(jì)還需要考慮設(shè)備的外形和檢修情況，進(jìn)行綜合性的分析對(duì)比。

2 變電站一次系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇及校驗(yàn)

2.1 變電站一次系統(tǒng)電氣主接線的選擇

主接線就是通過(guò)電力線路把斷路器和隔離開(kāi)關(guān)按照連接順序連接在一起實(shí)現(xiàn)電力能源的分配和匯聚。主接線對(duì)一次設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備的選擇都有著非常重要的作用，能直接影響電力系統(tǒng)的安全。根據(jù)實(shí)際情況的要求對(duì)通用設(shè)計(jì)電氣主接線進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，選擇合適的接線方式。

2.2 變電站一次系統(tǒng)電氣主接線的基本要求

（1）可靠性。要給電力客戶提供優(yōu)質(zhì)的電能，保障電能正常供給。如果發(fā)生停電現(xiàn)象會(huì)直接給供電企業(yè)和用電客戶造成損失，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響社會(huì)的穩(wěn)定。因此必須保證變電站一次系統(tǒng)電氣主接線的可靠性和穩(wěn)定性。（2）靈活性。主接線在設(shè)計(jì)期間需要考慮以后的擴(kuò)建因素和今后電力供電系統(tǒng)以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并且還需要考慮電氣未來(lái)設(shè)備的維修等問(wèn)題。（3）操作安全、方便。主接線在設(shè)計(jì)時(shí)除了要滿足安全、可靠的條件之外，還需要盡量的簡(jiǎn)單，降低設(shè)備的操作難度。（4）經(jīng)濟(jì)性。在經(jīng)濟(jì)上盡量要減少土地資源的使用，把成本降到最低;設(shè)備選擇上在不影響質(zhì)量問(wèn)題上，盡量選擇性價(jià)比較高的設(shè)備，從而為企業(yè)節(jié)省投資成本。

2.3 變電站一次系統(tǒng)電氣主接線的基本接線形式

主接線設(shè)計(jì)可以按有無(wú)匯流母線進(jìn)行接線，有匯流母線又分為單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線和增設(shè)旁路母線或旁路隔離開(kāi)關(guān)接線五種;無(wú)匯流接線分為單元接線、橋形接線和角形接線三種。

（1）單母線接線的特點(diǎn)。這種接線操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，成本比較低，在以后維修上也比較方便，但缺點(diǎn)就是可靠性比較差，如果母線或者是連接母線的斷路器出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)造成全站停電的隱患。（2）單母線分段接線的特點(diǎn)。單母線分段接線法，如果單母線當(dāng)中某一條母線出現(xiàn)故障，停電范圍只限于連接此母線的出線供電，其他母線不會(huì)受到影響。所以對(duì)于電能要求非常高的區(qū)域用戶，可以使用這種接線方式。（3）雙母線接線的特點(diǎn)。雙母線接線的特點(diǎn)在檢修的時(shí)候非常方便，調(diào)度靈活。但是使用這種接線方式需要很多的隔離開(kāi)關(guān)和配電裝置，比較容易發(fā)生接線失誤。（4）雙母線分段接線的特點(diǎn)。雙母線分段接線的主要特點(diǎn)就是如果一段母線發(fā)生故障之后其他段落依然可以正常運(yùn)行，其次每個(gè)元件之間都能夠在兩段母線上進(jìn)行切換。但是雙母線分段接線還有一個(gè)缺點(diǎn)就是母線的差動(dòng)保護(hù)過(guò)程非常繁瑣。（5）增設(shè)旁路母線或旁路隔離開(kāi)關(guān)接線的特點(diǎn)。旁路母線的特點(diǎn)除了和雙母線接線特點(diǎn)相同之外，另外在線路斷路器維修的時(shí)候還能繼續(xù)供電，但是旁路母線的倒換操作比較復(fù)雜，在投資上也會(huì)增加很多的費(fèi)用。隔離開(kāi)關(guān)的作用就是能夠斷開(kāi)無(wú)負(fù)荷電流的電路，這樣檢修的設(shè)備和電源就能有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，隔離開(kāi)關(guān)能夠保證檢修人員的安全。需要注意的是隔離開(kāi)關(guān)在進(jìn)行操作時(shí)必須在斷路器斷開(kāi)電路之后才能操作。（6）無(wú)匯流母線接線形式的特點(diǎn)。a.單元接線：能獨(dú)立的進(jìn)行連接。b.橋形接線：使用的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)少，配置裝置占地的面積也比較小，能滿足變電所的可靠性。c.角形接線的特點(diǎn)：在檢修時(shí)不會(huì)出現(xiàn)中斷供電的情況，有非常高的可靠性和靈活性。

2.4 變電站一次系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)

（1）主變壓器的選擇。變電站最重要的電氣設(shè)備就是主變壓器，用于系統(tǒng)內(nèi)功率的傳輸和電壓等級(jí)的變換。如果主變壓器發(fā)生故障未能及時(shí)處理就會(huì)造成大面積停電的危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞設(shè)備，所以在變電站設(shè)計(jì)時(shí)要注意主變壓器選擇，需要注意以下幾個(gè)原則：a.主變?nèi)萘窟x擇。選擇主變?nèi)萘啃枰獏⒖紝?shí)際情況的負(fù)荷比重，區(qū)域負(fù)荷的使用量來(lái)定。針對(duì)重要的負(fù)荷區(qū)域，應(yīng)該考慮如果一臺(tái)主變停止工作，另一臺(tái)必須保證全面供電;而針對(duì)非重要的負(fù)荷區(qū)域，如果一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，另一臺(tái)也需要承擔(dān)80%的負(fù)荷。b.主變臺(tái)數(shù)的選擇。一般為了滿足實(shí)際的要求，在選擇主變臺(tái)數(shù)的時(shí)候要選擇2臺(tái)，對(duì)于特別重要的變電站，可以適當(dāng)?shù)脑黾又髯兣_(tái)數(shù)的數(shù)量，提高其可靠性。c.主變型式選擇。主變型式選擇時(shí)，達(dá)到調(diào)壓計(jì)算最小容量可以選擇無(wú)功的容量，還需要對(duì)容量及時(shí)的進(jìn)行校驗(yàn)。（2）變電站一次系統(tǒng)其它電氣設(shè)備的選擇。選擇變電站一次系統(tǒng)電氣設(shè)備可以選擇集成式隔離斷路器和母線電壓互感器、各間隔配置智能組件等。以下簡(jiǎn)單介紹幾種變電站一次系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇：線路電壓互感器選擇為電容式電壓互感器，主要參數(shù)：■/■kV，0.5（3P）;斷路器設(shè)備主要選擇的型式126kV，2000A;避雷器設(shè)備主要選擇102/266kV;隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備主要選擇的型式是雙柱水平旋轉(zhuǎn)式;接地開(kāi)關(guān)設(shè)備選擇126kV，40kA/3s。通過(guò)合理科學(xué)地選擇這些電氣設(shè)備，可以確保變電站一次系統(tǒng)更安全穩(wěn)定地運(yùn)行工作。（3）變電站一次系統(tǒng)其它電氣設(shè)備的校驗(yàn)。在選擇完變電站一次系統(tǒng)電氣設(shè)備之后還需要對(duì)設(shè)備的電壓、電流等進(jìn)行校驗(yàn)，看所有的設(shè)備是否能夠滿足要求。以下是常見(jiàn)的校驗(yàn)條件：

表1

3 結(jié)論

在變電站設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮變電站電纜比較密集，運(yùn)行期間中若發(fā)生隱患怎么解決。變電站的平穩(wěn)運(yùn)行和電力系統(tǒng)的安全有非常重要的關(guān)系，所以一定要優(yōu)化設(shè)計(jì)，更好的為電力企業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在未來(lái)的發(fā)展，變電站的建設(shè)趨向于人工智能化，需建立自動(dòng)的預(yù)警和自動(dòng)收集的功能，并且能夠做到自動(dòng)分析和自動(dòng)診斷的能力，讓電氣設(shè)備和電網(wǎng)安全的水平都得到提高。

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