变电站电气一次主接线设计探讨王丽娜

变电站电气一次主接线设计探讨王丽娜

王丽娜

（黄河勘测规划设计研究院有限公司河南省郑州市450003）

摘要：现代社会经济的发展离不开变电站，作为电能控制和传输的中心枢纽，变电站的工作质量将直接影响到整个经济的正常运行。因此，必须进一步提升对变电站电气一次主接线设计的重视度，改变传统的设计模式，选择科学的接线形式等，这样才能确保供电的稳定性和安全性。

关键词：变电站；电气一次；主接线设计

1电气一次主接线的概述

电气主接线是变电站高电压、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，并全面考虑各方面的影响因素，在经济、技术、效益、可行性等方面进行充分分析和比较，进而选出最适用的方案。

2变电站进行电气一次设计方面的原则

确定了主接线也就确定了整个变电站的电气设备规模，所以主接线设计在所有规格变电站中占用举足轻重的地位。主接线的设计原则概括说来分为以下几点：一是应满足供电可靠、运行灵活、检修方便、接线简单、便于实现自动化和分期过渡、经济合理等要求。二是应考虑变电站建设规模、站区总体布置、地形和运输条件、环境条件、设备特点等因素；三是充分考虑供电单位的经济效益，只有保证供电企业的合理经济效益，才能使整个供电网实现可持续发展。

3变电站电气一次主接线设计

3.1主接线设计

在对变电站进行一次主接线设计时，要考虑到以下四个方面：第一，变电站的电压等级；第二，变电站负荷，根据负荷大小确定主变的台数和容量；第三，变电站建设规模和占地面积以及变电站的布置型式；第四，在整个电网中变电站所发挥的作用和地位。

主接线形式选定后还要进行短路电流计算，短路电流计算是电气设备参数选择与校验的基础，必须先进行短路电流的计算，从而对设备型式和主要参数进行选择。

3.2单母线接线设计方案

单母线接线只有一条工作母线，所有进出线通过断路器、隔离开关组合连接在该母线上并列运行。单母线接线方式的主要优点是线路结构非常简单，连接设备较少，相关操作比较方便，经济成本低，而且只要设备占地面积足够大，母线可以任意延伸，具有非常良好的可扩性。但是其主要缺点是可靠性低，灵活性差，当母线需要进行检修或发生故障时，需要中断所有设备以及回路的电力供应。单母线的接线方式比较适用于回路较少、无重要负荷的终端站中。

3.3单母线分段接线设计方案

单母线分段接线，是针对单母线接线的缺点派生而来。单母线分段接线通过分段断路器对一条母线进行分段，可以有效提高供电可靠性和灵活性。母线一般分段2~3断。当一段母线发生故障时，分段断路器对故障段自动隔离，保证正常母线不受影响。对于重要用户可分别从不同母线段取用电源，不同分段母线同时故障的几率是极低的，大大提高了供电的可靠性。单母线分段接线通常用于出线回路不多的变电站及变电站站低压侧系统中。

3.4双母线接线设计方案

双母线接线形式有两条汇流母线，两组母线互为备用，每回进出线通过一台断路器和并列的两组隔离开关分别与两组母线连接。相对于单母线接线、单母线分段接线形式，供电更加可靠，调度也更加的灵活。

两组母线可以一主一备运行，也可以分列或者并列运行。当一条母线出现故障或需要检修时，通过两组母线隔离开关的倒换操作可以启用另一条母线来继续供电。当两组母线隔离开关需要检修时，只需断开检修处的隔离开关，不至于影响其他回路的正常工作运行。

但是，该种接线方案也存在一定不足，主要有需要较多的设备；隔离开关，隔离器作为操作开关容易出现误动作情况。特别是在出现母线系統故障情况时，需要在短时间内将大量的电源、线路切除，是无法满足大部分负荷要求的。双母线接线形式通常用在220kV及以上等级的变电站中。

3.5变压器—线路单元接线

变压器—线路单元接线的优点是操作便捷、需要的设备不多，有利于节约成本。但缺点是一旦变压器或线路出现故障，必须停运整个线路，待故障解决后才能恢复运行。这就会导致电能无法及时供给，给人们的生产、生活造成不便。当然这种接线形式使用范围很小，通常用在只有一台变压器和一回线路中。

3.6桥形接线

桥形接线方式的优点是在主接线的几种基本接线方式中，对断路器的使用量最少。需要注意的是，桥形接线根据断路器的位置分为内桥和外桥接线两种形式，其中内桥接线方式适合输电线路较长，而且经常会出现故障的装置中而变压器又不需要切换的情况；外桥接线则适用于输电线路种较短，线路不易出现故障，同时变压器需要经常切换的情况。常用在只有两台变压器和两条输电线路的变电站、或者有穿越功率的变电站中。

3.7角形接线

角形接线是一种环形或角形的接线方式，这种接线方式是通过对各个断路器采用不同的连接方式而形成的。角形接线方式的优点是，在进行检修时，能够有效缩短开环时间，同时还能够保证角形接线的正常及可靠运行。一般只选用3~5个角形装置，从而对全运行情况进行有效的控制，保证变电站的正常运行，为用户提供优质、可靠的供电服务。角形接线方式一般对于回路较少，并且没有扩建可能的变电站较为适用。

3.8无功补偿

变电站一次主接线设计为了提高供电质量应注意做好无功补偿，保持变电站线路的无功功率平衡。在变电站中，无功电源远远小于自然无功负荷，通过电压控制和无功补偿，一方面可以提高变电站电压质量，另一方面有效降低变电站线损，提高经济性、安全性和稳定性。在变电站运行过程中，当发电机失磁或者电气回路线路跳闸以后，变电站系统必须保持正常供电，输出稳定的电压，因此应合理设置变电站无功电源配电方式和内用容量。

3.9接地设计

从变电站的设计上，变电站必须拥有独立的接地网。在接地的设计上，现在普遍做采用的是自然接地极加人工接地极的做法，接地极的目的是为了使接地的电阻降低到一定值，使接触电压控制在的安全范围内，从而保证变电站整体运行安全稳定。当接地电阻不满足要求时，还可以使用降阻剂或增加埋藏深度，换掉埋藏点土质，增加接地面积等多种方式来达到降低电阻的目的。在设计环节，要充分考虑到变电站所在的地区的雷电情况和地质结构，经过严格勘查论证后，选择最安全最经济的方式进行降阻处理。

3.10防雷设计和照明设计

在变电站防雷击防护上，主要是通过安装独立避雷针的方式进行防雷击预防的，同时变电站的附属设施也要进行防雷击设计，并且应根据当地的雷电活动、土壤电阻以及当地变电站运行经验进行差异化设计，保证变电站的整体免遭雷击，从而保证变电站整体运行安全平稳。在设计时应特别注意独立避雷针不应设置于人员经常通过的地方，也不能设置在主变门型构架上。同时变电站的正常运行，合理的照明设施必不可少，在进行设计时，在主要的安全通道和电气设备场所要进行应急照明系统设计，合理的应急照明设计能够保证在出现事故时，一是给值班人员指明逃生路线，二是相关的维修保障人员能够省去准备照明的时间，尽快将找出故障点进行维修。

结论

总之，新形势下变电站电气一次主接线设计工作具有一定的复杂性，设计人员必须严格遵循设计的基本原则和要求，采用科学的设计方法，根据变电站的具体情况，选择最为适宜的主接线形式，进而拟定出最佳的设计方案，确保方案的可行性。

参考文献：

[1]李莉平.浅析110/220kV变电站电气一次主接线设计[J].通讯世界，2017（23）：178-179.

[2]郝海波.110/220kV变电站电气一次主接线设计探究[J].科技风，2017（23）：27.

[3]刘鹍.浅谈变电站一次设备的设计与选择[J].数字技术与应用，2017（7）：162.