淺析220kV變電站一次系統設計分析

陳璐 姚華為

摘要：一次系統由電壓器、發電機、互感器及斷路器等組成，是供電系統中主要的組成部分，主要負責生產、輸送、分配及使用電能。一個合理的一次系統對電力系統的正常運轉提供保障。本文對220kV變電站一次系統設計的重要性及原則進行闡述，并針對220kV變電站一次系統的設計進行分析，以期為我國變電站技術的后期發展提供參考。

關鍵詞：220kV變電站；一次系統；設計方案

引言：

變電站設計水準會直接影響整個變電系統運行的穩定性和安全性，所以設計人員要對每一個設計環節都高度重視，進行嚴謹地設計，以滿足電力行業的相關標準。為合理保證變電站操作合理性及經濟科學化，變電站一次系統的設計工作要以國家制定的環保節能政策為依據，對變電站中的相應設備實施保護和控制。

一、220kV變電站一次系統的意義

電網系統運行的穩定性和安全性與變電站的性能密不可分，近年來，我國電力系統的迅猛發展讓變電站的運用和優化日益提高。盡然如此，變電站一次系統目前依舊存在一定程度的問題，極易引起安全事故，給社會發展帶來損失。所以，合理科學地設計一次系統，能夠給變電站一次回路和設備的安全性提供保障。因此，設計人員要對一些易發或隱藏的危害進行全面考慮，科學地設計一次系統，讓一次系統的作用在實際中得以完全發揮，給變電站的可靠運行打下堅實基礎。

二、220kV變電站一次系統的設計原則

電力系統若要實現平穩運行的目標，對220kV變電站一次系統的設計就應該以如下原則為準：第一，安全可靠。安全可靠原則是系統平穩運行的基礎，不管使用哪種設計方案，都應該對此原則嚴格遵守；第二，協調性。要讓各地區的環境與變電站更加融合，就要以當地的實際狀況為準，這樣設計的一次系統才會更有意義；第三，特殊性。由于220kV變電站的特殊性，在設計一次系統時應謹遵其特殊性；第四，最大效益。電力企業的經濟效益及社會效益都與一次系統的設計有關，因此在設計時定要全面研究；第五，持續性發展。設計人員在對變電站的一次系統進行設計時，要將眼光放長遠，不能只關注當下情況。

三、220kV變電站一次系統設計方案

（一）選擇主變壓器

主變壓器作為220kV變電站系統的關鍵配置，對整個主線的架構和模式都有重要作用。所以，對主變壓器的選擇要結合城市的規劃及發展方向，合理選取適用的型號及規格。為了保障變電站的平穩運行，工程設計者在選擇主變壓器時不但要考慮電力體系、輸送功率、傳遞容量及饋線回路數等因素，還要對變壓器停止運行狀態下需要的容量及超負荷性能引起重視。對一般的變電站來說，主變壓器若發生停止運作的情況，其他的輔助變壓器就要有65%左右的負載能力。也就是說，實際運行中的主變壓器發生故障，就可以用其他變壓器繼續為城市運作提供電力能源。針對城市變壓器，要制定出多種可供選擇的安裝方案，并實行全方位分析，判斷各個方案的優劣性，然后以變電站的負荷能力需要為依據對主變壓器的數量及容量進行選擇。運行發生故障時，要充分考慮變壓器在超負荷狀態下的承載力。

（二）設計主接線

城市電網的運行以穩定安全為目標，所以在對變電站的主接線進行選擇設計時，就要考慮到城市地理環境、變電站實際作用、變壓器數量、進出線及電壓等級等因素對其的影響。當下城市人口繁多、用地緊張，電網主接線的簡化設計已經成了核心關鍵。而可靠性、經濟性及靈活性作為變電站主接線需要滿足的實際需求，要求設計者有效避免主接線設計難度的增加。盡管如此，在實際建造的時候還是會出現不少問題，例如成本投資、占地面積及檢修維護等。因此，設計者在實際設計時要以變電站具體情況及相應要求為依托，結合變電站運行狀態、電氣設備特點及負載能力，提供最優的設計方案。變壓器的接線工作主要使用雙電源形式進行處理，注意其中的一路線要連接其他城市電網的變電站。變壓器組量斷路器形式是高壓線路的選用方式，單母線四分段形式主要用于低壓線路，以此為基礎，選擇手車式開關。選用這種接線方式牽涉到的高壓設備比較少，占地面積小，能夠有效節減投資成本，簡化繼電保護。另外，電源電能耗完之后，使用儲備電源轉移負荷，可以較快地恢復供電。但是，這種接線方式的弊病也是比較大的，例如，若高壓設備電源供電中止，要停止其中一臺變壓器，并在短時間內限制部分的電負荷。

（三）選擇電氣設備

為了節約220kV變電站一次系統的占地面積，在對電氣設備進行選擇的時候，要優先選用較小體積的設備。高阻抗性設備的制造技術比較成熟，在對主變壓器的選用方面可以使用它讓電氣設備的安全穩定運行更易實現。應該最大程度減少電氣設備在后期的維護費用，讓電力系統的平穩運行從根源上得到確保，持續性地進行技術能力的深入學習，以高水準的最優設計為電力企業謀取經濟利益。因而，電氣設備的選擇尤為重要，而變電站、主接線負荷變化都會對其產生直接影響。所以，應該切實推動變電站一次系統設計的模塊化發展，用計算機科學技術對電氣設備進行配置，使選擇更加科學，也防止數據的大量運算。

（四）選擇互感器

對電力系統的繼電保護是電流互感器的主要功能，它可以讓一次回路中的大電流轉化成小電流。根據變電站具體狀況及安裝方式對電流互感器進行確定。電流互感器的一次額定電流選擇要以儀表精準度為基礎，讓一次額定電流與最大工作電流無限接近。電流互感器的等級確定要先明確二次回路中的測量表種類和準確性，然后用準確等級高的測量表對其進行選擇。在這個過程中，要保證二次回路所接表的準確級小于電流互感器的準確級。

（五）計算短路電流

電力系統在不斷完善的過程中產生的問題是不容忽視的，短路就是常見問題的一種。所以，在設計一次系統的時候，一定要先將短路電流計算出來，再以此結果來優化一次系統的其他設計。

（六）防雷接地設計

變電站發生故障的原因很多，雷擊是其中的重要因素。所以，做好防雷接地的保護就成了設計220kV變電站一次系統的重要工作。第一，要在變壓器上設置避雷器及放電間隙，以較好地對變壓器中性點實施保護；第二，以相關的參數和實際的狀況為依據來對避雷針及避雷器進行合理選擇；第三，要確保一次系統安全性能，就應把接地裝備設置到變電站的所有電氣設備中，以此形成完善的接地網，保障變電站安全運行。

四、結語

以上，220kV變電站一次系統的設計是比較復雜的，在電力工程設計中的地位也是極高的。為了220kV變電站一次系統的設計更為優化，就要制定出一套科學的設計計劃，并對接線方式、配電設備等問題進行慎重選擇，促進變電站運行期間取得更好的經濟效益，讓電力企業效益最大化，也讓人們享用更優質的用電服務。