220kV變電站電氣一次主接線設計研究

翦武

【摘? ?要】：本文主要針對220KV 變電站電氣一次主接線設計進行研究，首先分析目前220KV 變電站電氣一次主接線設計中的常用接線方式，并對接線方式進行初步比較，在此基礎上提出一次主接線設計的原則和設計步驟。對于相關領域科研工作者和同行業工作人員具有十分重要的參考意義。

【關鍵詞】：220kV變電站;主接線;設計研究

1 220kV 變電站電氣一次主接線方式

1.1 單母線接線

作為主接線中相對簡單的接線方式之一，單母線接線主要應用于只有一臺主變壓器的變電站當中。這種情況下能夠充分發揮單母線接線優勢，不僅僅接線簡單清晰，而且涉及到的相關設備更少，操作更加方便。但是在單母線接線中還存在一定問題，其中不夠靈活、可靠性較差是最典型的問題。采用單母線接線方式，如果其中某一設備出現問題，在維修中需要讓整個系統停止運行，嚴重影響供電質量以及供電安全。而當前人們對于變電站以及供電質量要求越來越高，因此這種接線方式存在的弊端讓其應用較少。

1.2 單母分段

在單母分段的主接線設計中引入了斷路器，斷路器的引入實現了客戶分段的功能。通過斷路器能將電源分隔，這種方式大大提高了客戶供電服務效率。單母分段節點方式和單母線接線方式相比具有明顯優勢，尤其是當某一設備發生故障的時候可以不用整個系統停電進行維修，不影響系統穩定性和安全性。保證了供電效率的同時，還大大提高了系統供電的穩定性與可靠性，對于用戶本身而言，能夠獲得更佳的用電體驗。單母分段其實質也是為優化改進單母線接線提出的，作為單母線接線的進步，進一步促進了電力發展建設。

1.3 雙母線接線

雙母線接線主要是在系統中引入兩組母線，并將兩組母線協調使用以保證變電站的運行可靠性，通過這種方式還能夠進一步提高供電質量。在變電站一次主接線設計中，在電源和出線位置配備相應的斷路器是進行雙母線接線的必要前提，另外還需要配備相應的雙母線控制開關以實現有效控制功能。雙母線接線具有顯著優點，尤其是維修保養比較方便簡單。當對其中一路母線進行維修的時候，另一路母線仍然能夠運行，不會影響用戶生產生活的需求。但是這種接線方式同樣存在一定的弊端，進行維修保養的過程中需要增加相應的保險措施進行保護，以免出現異常斷電情況。也正是由于這一弊端，導致雙母線接線不是很好220KV 變電站一次主接線設計歡迎。

1.4 一個半斷路（3/2）接線

一個半斷路接線中引入了三臺斷路器，并且兩個元件就能夠實現三臺斷路器的母線連接，這種一次主接線方式主要是前面幾種接線方式基礎上完善并提出的。這種新型的接線方式需要兩個母線進行連接，極大保證了供電的可靠性，而且相比較而言更加靈活。一個半斷路接線方式在檢修方面也具有明顯優勢，當檢修某一條母線的時候，另一條母線運行狀態不會受到威脅。但是這種接線方式同樣也存在一定的問題和缺點，首先是需要較大的占地面積，其次是其有一定的適用范圍，一般在超高壓電網中應用較多。

1.5 橋形接

橋形接線方式和其他主接線方式相比，具有顯著的斷路器優勢，斷路器的用量很少，這昂也決定了他主要應用于只有兩條輸電線路和老太變壓器的變電站。如圖5 所示，一般橋形接線方式分為內橋接線和外橋接線兩種方式，只是兩種接線方式的應用范圍具有一定差異，往往內橋接線應用于輸電線路較長的線路中，外橋接線往往主要應用于輸電線路較短的線路中。目前在我國220KV 系統中主要才有用外橋接線方式。

1.6 角形接線

角形接線主要針對系統內不同的斷路器，采用不同的鏈接方式，這種接線方式極大的縮短了開環時間，而且還保證了其在檢修過程中能夠可靠運行。角形接線一般應用于回路較少的變電站中，而且不需要進行配電裝置的擴建，這樣就最大限度節約了變電站建設成本，在建設時間方面也具有明顯優勢。目前，我國220KV 中經常采用角形接線方式。

1.7 單元接線

單元接線作為當前220KV 變電站中基本淘汰的主接線方式，存在明顯的缺陷，不僅僅應用范圍有限（一臺變壓器），而且在進行檢修維護的過程中還需要整個系統斷電。這些缺

陷讓單元接線逐漸被其他主接線方式所代替。通過前面分析能夠發現，針對不同的主接線方式具有不同的特征，也具有不同的優點和缺陷。因此，在進行220KV 變電站電氣一次主接線設計中應該綜合考慮各個接線方式的優缺點，并針對變電站電氣一次主接線設計的實際需求進行主接線方式選擇，保證最終主接線的質量，保證變電站電氣建設和供電的可靠性與穩定性。

電力變壓器按每相的繞組數為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式;按電磁結構分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。在一發電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于3臺，以免由于增加了中壓側引線的構架，造成布置的復雜和困難。變壓器三繞組的接線組別必須和系統電壓相位一致。否則，不能并列運行。電力系統采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。在發電廠和變電站中，一般考慮系統或機組的同步并列以要求限制3次諧波對電源等因素。根據以上原則，主變一般是Y，D11常規接線。為了保證發電廠或變電站的供電質量，電壓必須維持在允許范圍內，通過主變的分接開關切換，改變變壓器高壓側繞組匝數。從而改變其變比，實現電壓調整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調壓。另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓。通常，發電廠主變壓器中很少采用有載調壓。因為可以通過調節發電機勵磁來實現調節電壓，對于220kv及以上的降壓變壓器也僅在電網電壓有較大變化的情況時使用，一般均采用無激磁調壓，分接頭的選擇依據具體情況定。電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環導向冷卻。

2 220kV 變電站電氣一次主接線設計原則

2.1 靈活性原則

在當前包括電網建設在內的各項建設迅速發展的背景下，變電站的電氣一次主接線設計也必須要與時俱進，本著靈活性的原則進行改造與更新。首先是220KV 變電站電氣設計主接線的擴建靈活，在設計中必須要考慮變電站分期建設的需求，從建設初期以及到建設完工，均必須要考慮擴建。其次是220KV 變電站電氣設計主接線設計中調度靈活，變電站電氣系統對主接線有明確的系統持續、正常運行的要求，通過無功補償裝置、變壓器等的靈活更換、投入來保證系統安全。最后是檢修靈活與事故處理靈活，當出現故障的時候，能夠迅速定位并發現問題，同時能夠隔離故障部位，并迅速恢復供電，保證系統的安全、穩定運行。

2.2 可靠性原則

對于變電站而言，可靠性是其基本原則，可靠性直接影響著用戶的實際需求。因此，在進行220KV 變電站電氣一次主接線設計中必須要充分重視可靠性問題。一般需要從多個方面進行考慮：首先，需要考慮檢修和系統維護過程中是否會變電站停止運行以及停止運行的概率是多少。其次，必須要充分考慮斷路器對整個變電站的影響，會不會影響電能供給;最后，要考慮到發生故障和維護過程匯總可能會造成哪些影響，針對影響提前制定應對策略。

2.3 經濟性原則

在保證靈活性和可靠性的基礎上，還必須要考慮220KV變電站電氣一次主接線設計的經濟性原則。保證在進行設計過程中能夠充分考慮到各種支出和花費，并不斷優化和縮減支出，保證以較低的成本獲得較高質量的電氣一次主接線設計，最終提出最佳主接線設計方案。

3 220kV 變電站電氣一次主接線流程

要了解電氣布線的設計步驟，首先要充分了解和分析主要布線的原始數據，應該進行具體調查，結合選擇性，可行性，經濟性等因素，進行全面分析以及深入探討，從而制作電氣一次接線進行科學設計。

其次，必須根據主要布線設計的原則和要求進行設計，必須制定出主要布線設計的初步概念。

第三，結合實際情況，科學地篩選電氣一次接線的設計方案，選擇最合適的設計方案。在分析原始數據之后，經常設計多個電氣初級布線設計方案，但是這些方案中經常存在各種問題。并非所有方案都適用于實際的變電站建設，因此必須進行科學研究。合理的選擇。

第四，然后，在選擇設計之后，需要短路電流線路計算可有效減少由中等電流引起的變壓器損壞。短路電流的計算還可以幫助設計人員進一步選擇最合適的設計。

第五，要科學選擇高壓電氣設備。主接線是用于連接高壓電器與其他電氣設備的重要連接裝置。在選擇高壓電氣設備的過程中，除了保證高壓電氣設備的質量外，

4 總結

電力建設已成為十分重要的一項工程。如果為社會經濟發展建設以及人們的日常生活，提供穩定、充足、可靠、安全的電力能源和優質的電力服務，才能更好地為人民生活服務，更好地造福于人類。

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