新形势下变电站电气一次主接线设计李光辉

新形势下变电站电气一次主接线设计李光辉

李光辉

（南京星源电力技术咨询有限公司江苏省南京市210000）

摘要：我国智能、坚强公共电网建设成绩斐然，在电网中220kV变电站规模、数量不断扩大，并对其电气主接线设计提出了更高的要求。因为电气主接线设计关系着系统的可靠性和稳定性，影响着电力系统的升级改造便利性等，所以研究分析220kV变电站的电气主接线设计很有必要。电气主接线又被称为一次接线或则主电路，它主要是表示电能的生产、汇聚、传输、分配的关系，电气主接线主要分为有汇流母线主接线和无汇流母线主接线，电气主接线是电力网络中重要的组成部分，它是发电厂和变电站的主结构部分。

关键词：变电站；电气一次主接线；设计原则；桥形接线

引言

电气主接线必须保证各种的运行状态，保证操作方便，在可靠性的条件下必选保证接线简单，使工作人员能完全的掌握，操作中不出任何的错误。220kV变电站是电力系统的重要组成部分，其电气主接线设计方案关系着220kV变电站的稳定性和可靠性。

1电气一次主接线的概述

在进行220kV变电站电气主接线设计时，要考虑众多因素，依据的条件包括：（1）设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数，运行方式等；（2）区域电力系统近期及长远发展规划（5～10年），220kV变电站在电力系统中的位置和作用；（3）负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等；（4）环境条件，主要有温度、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等；（5）重型设备的运输条件。电气一次主接线又叫“电气主接线”，它是变电站高电压、大电流电气部分的主体结构，在整个电力系统体系中占据重要地位。电气主接线的布置，将直接影响到电力生产过程能否顺利进行，同时也会对配电装置的设置、电气设备的选型、控制模式等各方面产生决定性的影响。所以在变电站建设与改造中，必须做好电气一次主接线的设计工作，按照电能生产、传递、配置的标准程序和要求绘制出单相接线图。

2电气主接线设计的基本要求

2.1可靠性

发电厂和变电站在电力系统中担任重要的地位和作用，一旦与之相连接的主接线不可靠，会使电力系统的稳定性受到破坏，使电力系统瓦解，我国的电力负荷分为三类，一类负荷（例如：医院、科研所）中断发电会造成人身伤亡危险或重大设备损坏且难以修复，或给政治上和经济上造成重大损失者，二类负荷（例如：普通工厂、小型商场）中断供电将大量减产，或将设备损坏事故，三类负荷（例如：小区、农村）停电后不造成损失，因此必须保证电气主接线的可靠性。

2.2灵活性

电气主接线必须保证各种的运行状态，保证操作方便，在可靠性的条件下必选保证接线简单，使工作人员能完全的掌握，操作中不出任何的错误；保证调度的方便，设计时候要考虑调度的快速性与时间最短，符合调度部门的要求；保证便于扩建，设计时保证以后的方便扩建，最开始建设就要保证未来的扩建预算。

3变电站电气一次主接线设计内容

3.1主接线选择

电气主接线种类有：单母接线、单母分段接线、双母接线、双母分段接线、双母带旁路接线、一个半断路器接线、外桥接线、内桥接线等多种。目前，220kV变电站电气主接线设计主要应用两种方式：单母分段接线和双母接线。从技术可靠性看，二者都可保证稳定。单母分段接线利用分母分段，从不同分段上引接重要用户，若其中某段母线发生运行故障，故障段由分段断路器进行隔离，确保正常段母线稳定、安全供电；双母接线主要是利用两组母线隔离开关进行倒换操作，对任一回路或者某组母线的隔离开关进行轮流检修，可快速恢复供电。单母分段接线经济性好：单母分段接线投入小、使用设备少，双目接线投入较大，需要使用很多设备。但是单母分段接线不具有灵活性可靠性。任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。

3.2无汇流母线接线

无汇流母线接线包括桥形接线、角形接线、单元接线。（1）桥形接线。当只有两台变压器和两条线路时应该采用桥行接线，桥行接线分为内桥接线和外侨接线，内桥接线的跨桥侧接近变压器侧，电源较长，变压器不需要经常切换；外桥接线的电源较短，变压器退出不影响工作。桥形接线虽然使用的断路器数量少，整体经济，但是其可靠性低。（2）角形接线。优点：所用的断路器数目比较少，可靠性高，任意断路器检修不会引起回路停电，不需要母线，无母线故障问题。缺点：检修时容易发生线路混乱、扩建不方便。（3）单元接线。优点：单元接线简单、设备少、操作简单、便于扩建。缺点：主变压器发生故障切除断路器需要发电机磁场开关，比较麻烦，切除故障时间长、造成设备损坏。（4）双母线。双母线的调度灵活性强、供电可靠，在检修故障时也比较简单，但是双母线的缺点在于配电装置的操作十分复杂，需要使用的电气设备也比较多，相对来说投入的成本偏高。

3.3断路器选择

高压断路器是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧性。在220kV变电站电气主接线设计中，要充分考虑断路器重要参数设置，包括断路器额定电压应该大于所在电网的额定电压，其额定电流应该大于或等于其持续工作电流；额定关合电流要不小于短路冲击电流；分合闸时间，特别是分闸时间不宜大于0.04s等。选择一款高压断路器需要做动稳定校验和热稳定校验后，才能确定其是否合格。选择断路器还应注意以下几点：其一，断路器的结构和体积应符合220kV变电站电气主接线设计要求；其二，选择的断路器应具有良好的绝缘性；其三，选择高质量的断路器，确保其可长时间经受短路电流和负荷电流。根据220kV变电站电气主接线设计要求和运行实际情况，通常情况下可选择LW30-126断路器或者126kV六氟硫断路器。

3.4无功率补偿设计

为了提高220kV变电站的电压供应质量，应采用无功率补偿技术，在无功率状态下电力系统的无功电流小于自然负荷，因此220kV变电站电气主接线设计应进行无功率补偿，并且通过应用无功率补偿技术，合理控制电压，一方面确保220kV变电站提供高质量的电压，另一方面，提高电力系统运行的可靠性和安全性，降低运行成本，实现良好的社会效益和经济效益。同时，220kV变电站运行过程中，若某台大型发电设备丢失，或者某台大容量无功率补偿设备丢失，或者某一回路电流丢失，电网线路中的无功率电源设备，对于突发事件的电流分配方式和备用电流容量，仍然可保障供电的安全性和稳定性，避免电压异常造成220kV变电站线路崩溃。对220kV变电站进行检修和维护时，一旦发生上述情况，应并联电抗器或者切断局部负荷，确保正常、稳定的供电。

结束语

总之，中小型的发电厂和变电站没有必要采用高可靠性和高复杂性的接线，双母线分段接线多用于220KV的配电装置里，在330KV到500KV的配电装置中多用于3/2接线，通常在变电站主接线的高压侧采取无汇流母线接线方式。电气主接线是由电器元件和连接的输送与分配电能的电路所组成，我们在选择电气主接线的基本类型时候，要根据不同的要求进行选择，要综合个方面的因素，来确定最佳的施工方案，所以在发电厂和变电所电气设计中拟定电气主接线是最复杂的，也是最重要的任务。

参考文献：

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[2]李莉平.浅析110/220kV变电站电气一次主接线设计[J].通讯世界，2015（23）：178-179.

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