220kV鹤山变电站电气设计

220kV鹤山变电站电气设计

贾少川

身份证：510823198902168959

摘要

作为变电站来说，需要实现的功能包括为一定区域内的使用者分配电能、对电压进行升降控制、改变电流动力的方向等等。我国目前的变电站大多为220千瓦，一个变电站的供电水平，对于周边的工厂、住户的用电质量有着决定性的作用。因此，必须采取科学化的设计方案，来提高变电站运行的稳定性，笔者本次借助于平时学习的理论知识，对国内的变电站运行情况展开了研究，也设计了一套供电方案，希望能够帮助国内的变电站以更加合理的方案运行。

关键词：220kV变电站   区域供电   电气方案

1 引言

国内的电力团队在设计方面存在一些缺陷，例如需要经过很长时间的设计周期，即使是一些简单的设计方案，也同样需要花费大量的时间才能完成；变电站内使用的设备有多种不同的型号，而且部分设备也不兼容，维护起来较为繁琐，而且会花费大量的人力和财力。如果能够结合变电站的选址、供电需求等进行个性化定制，就能提高变电站的供电效率，也能减少一部分维护成本，需要完成的工作包括：制定一套设计方案，避免采用繁复的设计环节，能够与各种不同的用电环境相互适应，也能充分发挥变电站的供电优势，减少站点的建设周期，为更多的居民提供电能。

2 电气主接线的设计

2.1 电气主接线的设计原则

2.1.1 考虑220kV变电站在系统中的重要性

对于变电站而言，其在系统中的重要性往往决定了电气主接线方式。在一座城市中，如果一个500kV变电站停止运行，将会造成大面积停电，相比之下，如果一个220kV变电站停止运行，造成的停电面积会小一些，所以它们在系统中的重要性是不一样的。变电站电压等级越高，它的地位越高，作用越大，所需要的电气设备越多，因此它们在选择电气主接线方式时，可能对经济性、可靠性和灵活性要求的侧重点不同，枢纽变电站对可靠性和灵活性要求较高，相应的经济性就比较差。

2.1.2 考虑电力负荷的重要性

一级负荷的重要程度是最高的，一般有工作电源和备用电源两个电源进行供电，两个电源之间相互独立，当工作电源出现问题，一级负荷会被切换到备用电源，确保供电的连续性。

二级负荷的重要性不如一级负荷，但其也是重要的，有必要使用工作电源和备用电源两个电源进行供电。

三级负荷的重要性较低，使用一个电源进行供电即可。

2.2 电气主接线设计的基本要求

2.2.1 可靠性

电能用户希望停电的次数越少越好，同时希望电能的电压和频率符合要求，以便电气设备能在最佳状态下运行。主接线应该以满足用户以上需求为第一任务，尽量做到对用户不间断供电。当出现突发情况，比如断路器或者母线出现故障时，主接线应该断开或者闭合某些断路器，把负荷切换到正常的线路，保证对非常重要的负荷的供电不受影响，同时确保正常供应大部分重要负荷，并且尽量缩小停电范围和缩短停电时间。还要考虑短路时断路器拒动，或者进出线回路发生故障，这些情况带来的后果是否在可接受范围内。

2.2.2 灵活性

在断路器进行检修的时候，应该进行断路器的分闸操作，并且断开隔离开关，把继电保护设备、母线等隔离开，确保检修人员的人身安全。主接线在这个过程中应该通过倒闸操作把进行检修的那一回路所带的负荷切换到另一段母线或者备用母线，使用户能够正常用电。在发生事故的时候，主接线应该切除事故线路，把负荷切换到正常线路，合理地分配电能和负荷，尽量缩小停电范围和缩短停电时间。在扩建的时候，能够利用已有的接线框架，使各种电气设备的采购量减少，同时已建成的部分不必做出太大的改变。

2.3 主接线的一般接线形式

2.3.1 单母线接线

单母线接线的经济性优异，所需要的导线和开关设备非常少，接线清晰明了，方便工作人员进行操作。可靠性和灵活性较差是单母线接线非常明显的缺点，用户供电容易受到影响。不管是电源进线需要切除，还是母线需要切除，都会造成全部负荷失去电源。

2.3.2 单母线分段接线

单母线分段接线拥有两段母线，通过母联联结起来，并且有两回独立的电源进线。两段母线可以相当于两条单母线接线那样分开运行，其中一段母线的运行状态不会影响到另一段母线的运行状态。当其中一段母线因为某种原因停止运行时，该段母线上的全部线路会暂停供电，而另一段母线上的线路则不受影响。当其中一回电源进线因为某种原因停止运行时，可以闭合母联上的隔离开关和断路器，把这一回电源进线所带的负荷切换到另一回电源进线，前提是另一回电源进线有足够的功率裕量来承担前者所带的负荷，如果功率裕量不足，那就只能停止部分负荷的供电；如果没有功率裕量，那就只能停止前者所带的全部负荷。单母线分段保障供电连续性的能力已经有了一定的提高。会有一半的用户因为某段母线或者其隔离开关不能正常运行而不得不接受停电的事实，这是单母线分段接线一个明显的缺点。

2.3.3 单母线分段带旁路母线

前面所提到的两种接线方式在线路断路器停止运行时，该线路所带的负荷会暂停供电，而单母线分段带旁路母线则可以避免这种情况的发生，因为单母线分段带旁路母线有旁路断路器，旁路断路器可以代替线路断路器，从而给负荷供电，很好地解决了上述问题。

对于110kV变电站，单母线分段带旁路母线具有良好的灵活性和可靠性，所以应用得比较多。

2.3.4 双母线接线

双母线接线方式拥有两条母线：常用母线和备用母线。两条母线通过两个隔离开关和一台断路器与电源进线连接起来，与馈线也以同样的方式连接起来，一般情况下，闭合常用母线上的隔离开关，常用母线带电工作，而备用母线则相反，其所有隔离开关被断开，并不带电。母联开关连接了两条母线。双母线接线方式一个明显的优点是：当常用母线或者常用母线上的隔离开关进行检修时，电源进线和馈线会被切换到备用母线，可以正常给用户供电。双母线接线方式可以在不影响用户用电的情况下，轮流安排两条母线进行检修，具有良好的灵活性。双母线接线方式还可以把进线和出线分成两半，由两条母线各带一半运行，这种运行方式类似于单母线分段方式，可以提高灵活性。双母线接线方式所需要的隔离开关数量增加，也就增加了设备的采购成本，这样经济性就变差了。

2.3.5 双母线带旁路母线

双母线带旁路母线接线除了拥有两条母线，还多了一条可以作为备用的旁路母线。双母线带旁路母线接线方式在两条母线出现故障的情况下，仍可保障区域供电，提高供电可靠性。

参考文献

[1]朱博. 探究变电站电气设计应注意的问题[J]. 决策探索(中),2018,(03):71-72.

[2]陈镇清. 变电站电气设计方案的探讨[J]. 通讯世界,2017,(24):228-229.

[3]刘芳. 变电站电气一次设计现状及改善对策[J]. 山东工业技术,2017,(23):165.

[4]丁钰,吴杨,王卓,邢振华.变电站建筑电气标准化设计方法研究[J].内蒙古电力技术,2021,39(03):76-80.

[5]刘娟.110 kV降压变电站设计分析[J].现代工业经济和信息化,2021,11(02):40-41.