220kV變電站電氣主接線設計相關問題探討

摘要：以某220 kV變電站電氣主接線設計為例，探討了主接線設計時需注意的相關問題，為變電站電氣設計人員的主接線設計提供了參考。

關鍵詞：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計作為電力系統一次設計中的重要環節，其設計是否經濟、合理，直接關系到電力系統能否正常運行。

1 變電站電氣主接線類型

根據變電站在電力系統中所處的地位、進出線回路數量、性質、規模等，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、內外橋接線、3/2（4/3）接線等型式。

2 變電站電氣主接線設計案例

本文將結合實際案例，分析變電站電氣主接線設計要點。

某新建220 kV變電站工程項目的遠期規劃為：180 MVA主變壓器3臺;220 kV遠期規劃出線6回;110 kV遠期規劃出線12回;10 kV遠期規劃出線18回;遠期裝設3×（3×8）Mvar容性無功補償;遠期裝設2×10 Mvar感性無功補償。該變電站本期規模如下：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3×8 Mvar容性無功補償;裝設2×10 Mvar感性無功補償。

該變電站分為220 kV、110 kV、10 kV 3個電壓等級。

根據《220～750 kV變電站設計技術規程》（DL/T 5218—2012）第5.1.6條的規定：“220 kV變電站中的220 kV配電裝置，當在系統中居于重要地位、出線回路數為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，進線有3回，故采用雙母線接線型式。

根據《220～750 kV變電站設計技術規程》（DL/T 5218—2012）第5.1.7條的規定：“220 kV變電站中的110 kV、66 kV配電裝置，當出線回路數在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電氣部分遠期規劃18回出線，每臺變壓器帶6回出線，本期6回出線，結合近遠期規劃要求，遠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中性點均采用經隔離開關接地的方式，運行時變壓器中性點可選擇不接地或直接接地;10 kV側采用不接地方式。

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”導則中“對于雙母線接線不設置旁路母線”的要求。為了便于設備及母線檢修或改擴建時的長時間停電，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，兩段母線通過母聯開關連接。雙母線接線型式如圖1所示。雙母線接線型式提高了電網供電可靠性及調度靈活性，方便變電站工程的遠期改擴建。

2.2? ? 單母線分段接線型式

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

3 電氣主接線設計相關問題

3.1? ? 潮流分析、短路電流計算及穿越功率

潮流分析是電力系統規劃、設計、運行所必須進行的計算工作，新建變電站電氣主接線中出線間隔的導線及設備選型需要滿足線路潮流要求。

根據系統提供的短路阻抗進行變電站短路電流計算，為電氣主接線中的設備及導體選型提供參考依據。

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

3.2? ? 變電站改擴建

根據當地用電負荷需求及資金等情況，電力規劃通常分為近期規劃（5年）、中期規劃（10年）及遠期規劃（20年）。電氣主接線設計時應綜合考慮是否有利于變電站改擴建等因素，預留出遠期規劃相應的設備空位。

3.3? ? 供電可靠、靈活

電氣主接線設計時應將主接線供電可靠性、靈活性及經濟性作為重點考慮因素。電網設備停電檢修應不影響系統正常供電，即使停電也應盡量減小停電范圍，并能保證一級負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開關的分合，可靈活分配各段母線的負荷大小，便于電力調度部門靈活分配負荷。

3.4? ? 雙電源供電

為了保證供電可靠性，變電站進線電源應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致下級變電站也停電。

3.5? ? 電氣設備選型

主接線中的設備選型包括隔離開關、斷路器、電流及電壓互感器、避雷器等設備選擇。如每段母線上需要裝設幾組接地刀閘，每組接地刀閘間距多少，斷路器兩側是否都需要裝設接地刀閘，電流互感器按兩相還是三相配置，這些都需要結合實際情況進行綜合設計，是電氣主接線設計環節的重要內容。

3.6? ? 中性點接地方式

中性點接地能夠有效限制短路電流，防止過電壓現象的發生，保證電氣設備的絕緣水平。中性點接地系統分為大電流接地系統和小電流接地系統，其中小電流接地系統又分為不接地與經消弧線圈接地等。上述案例的主變壓器220 kV和110 kV中性點均采用經隔離開關接地的方式，運行時變壓器中性點可選擇不接地或直接接地;10 kV側采用不接地方式。

10 kV側接地方式需根據計算的接地電容電流確定，當接地電容電流大于10 A時，選擇經消弧線圈接地方式。

3.7? ? 多專業協調配合

電氣一次設計不能閉門造車，可研、初設、施工圖設計等工作的完成既需要電力系統一次、二次、通信、土建及線路專業的配合，又需要與電力調度/運行/建設部門、設備廠家、施工單位、監理單位等配合。電氣主接線中的設備參數及接線型式是通過收集各個專業的資料，經過計算設計出來的。

4 結語

電氣主接線圖作為變電站設計的基礎資料，其設計合理與否，直接影響到電網能否可靠、靈活運行，同時對一次設備的選型與布置等起到了關鍵性作用。電氣設計人員應根據各方提供的資料，詳盡嚴謹地演算并驗證電氣主接線設計的合理性，以保證變電站運行的穩定可靠性。

[參考文獻]

[1] 220～750 kV變電站設計技術規程：DL/T 5218—2012[S].

[2] 中國電力工程顧問集團有限公司，中國能源建設集團規劃設計有限公司.電力工程設計手冊[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計工作。