探析區(qū)域電網(wǎng)220kV樞紐變電站一次系統(tǒng)

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摘要：在區(qū)域電網(wǎng)電力系統(tǒng)的電能傳輸?shù)倪^程中，由于孤立電網(wǎng)運行的特點，220kV變電站發(fā)揮著樞紐變電站的作用，它為整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供保障的基礎(chǔ)，分析在區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)中的220kV 樞紐變電站一次系統(tǒng)具有極其重要作用和意義。文章主要對區(qū)域電網(wǎng)220kV樞紐變電站一次系統(tǒng)進(jìn)行探析，為類似變電站技術(shù)工作提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：區(qū)域電網(wǎng)；220kV；樞紐變電站；一次系統(tǒng)

前言

在區(qū)域電網(wǎng)的建設(shè)中，220kV樞紐變電站是電力系統(tǒng)中的核心電力設(shè)施之一，它承擔(dān)著區(qū)域電網(wǎng)電力系統(tǒng)電壓變換、接受和分配電能、對電壓進(jìn)行調(diào)整等電力系統(tǒng)核心功能，同時也能控制電力系統(tǒng)潮流的流向，從而對整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運行產(chǎn)生重要影響。由于區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，采用孤網(wǎng)運行方式，存在電源容量小，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，用電負(fù)荷特殊等問題，為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和高效運轉(zhuǎn)，有必要對變電站的一次系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1.220kV樞紐變電站主變壓器

根據(jù)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的調(diào)查分析和電力系統(tǒng)中長期電力負(fù)荷需求預(yù)測以及潮流分析結(jié)論，結(jié)合本區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)情況，通過分析典型設(shè)計方案，計算變電站需要的變電容量，查閱相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)要求，選擇主變壓器的容量為2×180MVA。

變電站設(shè)三個電壓等級，分別為220kV、110kV、10kV，所選擇的主變壓器為三繞組變壓器，型號為SFSZ11-180000/220，接線組別YN，yn0，d11，額定電壓比230/115/10.5，阻抗電壓百分比分別為Ud（1-2）=14%，Ud（1-3）=23%，Ud（2-3）=8%。

主變中心點接地方式為：220kV及110kV側(cè)采用經(jīng)隔離開關(guān)和保護(hù)間隙接地方式，10kV側(cè)采用不接地方式。

2.220kV樞紐變電站電氣主接線

2.1主接線的基本要求

2.1.1可靠性

樞紐變電站中電氣主接線的可靠性是滿足整個區(qū)域電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的根本條件，影響電氣主接線可靠性的主要方面包括各種電氣設(shè)備元件的可靠性參數(shù)、主接線方式、電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如斷路器、隔離開關(guān)、母線、繼電保護(hù)裝置等電氣設(shè)備元件的可靠性。電氣主接線應(yīng)滿足電氣設(shè)備檢修時減少對區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)供電的影響，設(shè)備和線路故障檢修時，減少停電用戶的數(shù)量和停電時間，以保證對重要用戶的供電。

2.1.2靈活性

樞紐變電站中主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備，切除故障，停電時間最短、影響范圍最小，并且在檢修時可以保證檢修人員的安全。

2.1.3經(jīng)濟(jì)性

主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。

2.2樞紐變電站的幾種主接線方式

影響變電站的電氣主接線選擇結(jié)果的要素有變電站在區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)中所處的環(huán)境和地位、負(fù)荷的性質(zhì)、出線回路數(shù)、區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。主接線代表變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)結(jié)線方式，同時還是電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中不可替代的組成部分，它與電力系統(tǒng)的運行可靠性、電氣設(shè)備的選擇、各電壓等級配電裝置布置、繼電保護(hù)配置及安全自動裝置的設(shè)計、主要電力負(fù)荷的特性及分布情況等方面都有著密切的聯(lián)系。

2.2.1單母線接線及單母線分段接線

（1）單母線接線。單母線接線的每一回路都通過一臺斷路器和一組母線隔離開關(guān)接到這組母線上，這種接線方式的優(yōu)點是簡單清晰，設(shè)備較少，操作方便和占地少。缺點是供電可靠性低。

（2）單母分段接線。用分段斷路器對單母線進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，通過分段斷路器切除故障段母線，減少停電范圍，缺點是母線故障或檢修時，仍有停電回路。

2.2.2雙母線接線及雙母線接線分段接線

（1）雙母線接線。雙母接線就是布置兩組母線可同時相互進(jìn)行備用的電氣主接線方式。利用母線聯(lián)絡(luò)斷路器將兩組母線互相聯(lián)系在一起。它的主要特點有供電可靠、調(diào)度靈活、便于擴(kuò)建等。

（2）雙母線分段接線。為使母線故障的停電范圍進(jìn)一步縮小，可應(yīng)用雙母分段接線，把工作母線分為兩段，每一段工作母線利用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，把出線回路以及電源在兩段工作母線上均勻地分布。雙母接線分段接線具有更高的可靠性，當(dāng)其中一段工作母線出現(xiàn)故障后，通過繼電保護(hù)的作用下，退出故障段母線運行，將故障段母線所連的回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。缺點是增加了斷路器數(shù)量，增加占地面積，投資有所增加，但不僅具有雙母線各種優(yōu)點，并且任何時候不會造成非故障回路停電，有很高的可靠性和靈活性。

2.3樞紐變電站電氣主接線選擇結(jié)果

電壓等級：220/110/10kV

各電壓側(cè)出線回路數(shù)如下：

220kV：14回，接線方案：雙母線分段接線

110kV：8回，接線方案：雙母線接線

10kV：12回，接線方案：單母分段接線

3.主要配電裝置的型式

3.1短路電流計算

按2030年系統(tǒng)容量水平設(shè)置計算條件，計算結(jié)果如下表：

短路點編號短路平均電壓三相暫態(tài)短路電流三相穩(wěn)態(tài)短路電流三相沖擊短路電流單相短路電流單相沖擊短路電流兩相短路電流兩相沖擊短路電流兩相接地短路電流兩相接地沖擊短路電流

d123027.427.468.523.458.523.959.825.263.8

d211526.226.265.5 22.857

d3（電抗器之前）10.583.583.5208.8

d3（電抗器之后）10.525.624.260.5 21.152.8

3.2電氣總平面布置

區(qū)域電網(wǎng)樞紐變電站的主變壓器布置在變電站中區(qū)，220kV和110kV配電裝置采用戶內(nèi)GIS雙列布置，分別布置在站區(qū)北側(cè)及東側(cè)，其中220kV和110kV 出線線路電壓互感器采用戶外敞開式常規(guī)布置，10kV配電裝置采用戶內(nèi)雙列布置；10kV電容器組和電抗器采用戶外常規(guī)布置。

3.3主要配電裝置型式

母線采用三相共箱式主母線，額定電流3150A；220kV SF6斷路器采用三相聯(lián)動分相操作機構(gòu)，額定電壓252kV，額定電流3150A，額定開斷電流50kA（3S）；220kV 隔離開關(guān)額定電壓252kV，額定電流3150A，額定開斷電流50kA（3S）；220kV電流互感器額定變比2×2000/1A；220kV電壓互感器變比220/0.1/0.1/0.1/0.1kV。110kV SF6斷路器采用三相聯(lián)動共箱式操作機構(gòu)，額定電壓145kV，額定電流3150A，額定開斷電流40kA（3S）；110kV 隔離開關(guān)額定電壓145kV，額定電流3150A，額定開斷電流40kA（3S）；110kV電壓互感器變比2×1200/1A，110kV電壓互感器變比110/0.1/0.1/0.1/0.1kV。電容器組無功補償裝置容量2×（4×8Mvar），串聯(lián)電抗器電抗率5%和12%；并聯(lián)電抗器容量2×（2×10Mvar）；

4.繼電保護(hù)和自動裝置

變電站采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，按無人值班設(shè)計。通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)