220kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討

摘要：以某220 kV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)為例，探討了主接線設(shè)計(jì)時需注意的相關(guān)問題，為變電站電氣設(shè)計(jì)人員的主接線設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站;主接線型式;雙母線接線;單母線分段接線

0 引言

變電站電氣主接線設(shè)計(jì)作為電力系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)、合理，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。

1 變電站電氣主接線類型

根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中所處的地位、進(jìn)出線回路數(shù)量、性質(zhì)、規(guī)模等，變電站電氣主接線可分為單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、雙母線帶旁路、內(nèi)外橋接線、3/2（4/3）接線等型式。

2 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)案例

本文將結(jié)合實(shí)際案例，分析變電站電氣主接線設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

某新建220 kV變電站工程項(xiàng)目的遠(yuǎn)期規(guī)劃為：180 MVA主變壓器3臺;220 kV遠(yuǎn)期規(guī)劃出線6回;110 kV遠(yuǎn)期規(guī)劃出線12回;10 kV遠(yuǎn)期規(guī)劃出線18回;遠(yuǎn)期裝設(shè)3×（3×8）Mvar容性無功補(bǔ)償;遠(yuǎn)期裝設(shè)2×10 Mvar感性無功補(bǔ)償。該變電站本期規(guī)模如下：180 MVA主變壓器1臺;220 kV本期出線4回;110 kV本期出線6回;10 kV本期出線6回;裝設(shè)3×8 Mvar容性無功補(bǔ)償;裝設(shè)2×10 Mvar感性無功補(bǔ)償。

該變電站分為220 kV、110 kV、10 kV 3個電壓等級。

根據(jù)《220～750 kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5218—2012）第5.1.6條的規(guī)定：“220 kV變電站中的220 kV配電裝置，當(dāng)在系統(tǒng)中居于重要地位、出線回路數(shù)為4回及以上時，宜采用雙母線接線?！庇捎诒景咐こ?20 kV出線有6回，進(jìn)線有3回，故采用雙母線接線型式。

根據(jù)《220～750 kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5218—2012）第5.1.7條的規(guī)定：“220 kV變電站中的110 kV、66 kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)在6回以下時，宜采用單母線或單母線分段接線，出線回路數(shù)在6回及以上時，可采用雙母線或雙母線分段接線?！庇捎诒景咐こ?10 kV出線有12回，進(jìn)線有3回，故采用雙母線接線型式。

本案例工程10 kV電氣部分遠(yuǎn)期規(guī)劃18回出線，每臺變壓器帶6回出線，本期6回出線，結(jié)合近遠(yuǎn)期規(guī)劃要求，遠(yuǎn)期采用單母線三分段接線型式，本期采用單母線接線型式。

主變壓器220 kV和110 kV中性點(diǎn)均采用經(jīng)隔離開關(guān)接地的方式，運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)可選擇不接地或直接接地;10 kV側(cè)采用不接地方式。

2.1? ? 雙母線接線型式

本案例工程電氣主接線的220 kV、110 kV電氣部分均采用雙母線接線型式，符合“兩型一化”導(dǎo)則中“對于雙母線接線不設(shè)置旁路母線”的要求。為了便于設(shè)備及母線檢修或改擴(kuò)建時的長時間停電，每條線路都用一臺斷路器及兩臺隔離刀閘與兩段母線相連，兩段母線通過母聯(lián)開關(guān)連接。雙母線接線型式如圖1所示。雙母線接線型式提高了電網(wǎng)供電可靠性及調(diào)度靈活性，方便變電站工程的遠(yuǎn)期改擴(kuò)建。

2.2? ? 單母線分段接線型式

本案例工程10 kV電氣部分遠(yuǎn)期規(guī)劃的18回出線應(yīng)均勻分布在3段母線上，每段母線帶6回出線，如圖2所示。此種接線方式的優(yōu)勢在于，當(dāng)任一主變停運(yùn)，均可通過自動或人工操作進(jìn)行切換，保證母線不會停電，滿足供電的“N-1”要求。

3 電氣主接線設(shè)計(jì)相關(guān)問題

3.1? ? 潮流分析、短路電流計(jì)算及穿越功率

潮流分析是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行所必須進(jìn)行的計(jì)算工作，新建變電站電氣主接線中出線間隔的導(dǎo)線及設(shè)備選型需要滿足線路潮流要求。

根據(jù)系統(tǒng)提供的短路阻抗進(jìn)行變電站短路電流計(jì)算，為電氣主接線中的設(shè)備及導(dǎo)體選型提供參考依據(jù)。

穿越功率即變電站母線上既有進(jìn)線又有出線，穿越功率從進(jìn)線流入通過母線從出線流出，向其他變電站提供功率。電氣主接線設(shè)計(jì)中母線載流量需要滿足系統(tǒng)穿越功率要求。

3.2? ? 變電站改擴(kuò)建

根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷需求及資金等情況，電力規(guī)劃通常分為近期規(guī)劃（5年）、中期規(guī)劃（10年）及遠(yuǎn)期規(guī)劃（20年）。電氣主接線設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮是否有利于變電站改擴(kuò)建等因素，預(yù)留出遠(yuǎn)期規(guī)劃相應(yīng)的設(shè)備空位。

3.3? ? 供電可靠、靈活

電氣主接線設(shè)計(jì)時應(yīng)將主接線供電可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性作為重點(diǎn)考慮因素。電網(wǎng)設(shè)備停電檢修應(yīng)不影響系統(tǒng)正常供電，即使停電也應(yīng)盡量減小停電范圍，并能保證一級負(fù)荷重要客戶的正常用電。上述案例中，變電站220 kV、110 kV電壓等級采用雙母線接線型式，可通過母線隔離刀閘的倒閘操作，即使在其中一組母線停電檢修的情況下，也不會中斷供電。另外，雙母線接線通過母聯(lián)開關(guān)的分合，可靈活分配各段母線的負(fù)荷大小，便于電力調(diào)度部門靈活分配負(fù)荷。

3.4? ? 雙電源供電

為了保證供電可靠性，變電站進(jìn)線電源應(yīng)至少從兩個不同的變電站引接，以避免在上級變電站全站停電等情況下導(dǎo)致下級變電站也停電。

3.5? ? 電氣設(shè)備選型

主接線中的設(shè)備選型包括隔離開關(guān)、斷路器、電流及電壓互感器、避雷器等設(shè)備選擇。如每段母線上需要裝設(shè)幾組接地刀閘，每組接地刀閘間距多少，斷路器兩側(cè)是否都需要裝設(shè)接地刀閘，電流互感器按兩相還是三相配置，這些都需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，是電氣主接線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容。

3.6? ? 中性點(diǎn)接地方式

中性點(diǎn)接地能夠有效限制短路電流，防止過電壓現(xiàn)象的發(fā)生，保證電氣設(shè)備的絕緣水平。中性點(diǎn)接地系統(tǒng)分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)，其中小電流接地系統(tǒng)又分為不接地與經(jīng)消弧線圈接地等。上述案例的主變壓器220 kV和110 kV中性點(diǎn)均采用經(jīng)隔離開關(guān)接地的方式，運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)可選擇不接地或直接接地;10 kV側(cè)采用不接地方式。

10 kV側(cè)接地方式需根據(jù)計(jì)算的接地電容電流確定，當(dāng)接地電容電流大于10 A時，選擇經(jīng)消弧線圈接地方式。

3.7? ? 多專業(yè)協(xié)調(diào)配合

電氣一次設(shè)計(jì)不能閉門造車，可研、初設(shè)、施工圖設(shè)計(jì)等工作的完成既需要電力系統(tǒng)一次、二次、通信、土建及線路專業(yè)的配合，又需要與電力調(diào)度/運(yùn)行/建設(shè)部門、設(shè)備廠家、施工單位、監(jiān)理單位等配合。電氣主接線中的設(shè)備參數(shù)及接線型式是通過收集各個專業(yè)的資料，經(jīng)過計(jì)算設(shè)計(jì)出來的。

4 結(jié)語

電氣主接線圖作為變電站設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料，其設(shè)計(jì)合理與否，直接影響到電網(wǎng)能否可靠、靈活運(yùn)行，同時對一次設(shè)備的選型與布置等起到了關(guān)鍵性作用。電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)各方提供的資料，詳盡嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匮菟悴Ⅱ?yàn)證電氣主接線設(shè)計(jì)的合理性，以保證變電站運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 中國電力工程顧問集團(tuán)有限公司，中國能源建設(shè)集團(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司.電力工程設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2018.

收稿日期：2020-04-01

作者簡介：周亞杰（1985—），女，湖南常德人，工程師，從事變電站電氣一次設(shè)計(jì)工作。