220kV變電站電氣一次主接線設計研究

王偉

（新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司，新疆 石河子 832000）

0 引言

變電站是連接電廠和用戶的重要橋梁，在兩者之間以當媒介作用。變電站的主要作用是對電力能源進行分配和變換，從而達到用戶對電力能源的使用需求。變電站是由各種具有不同功能的電器設備組成的[1-3]，按照不同的技術要求，對這些電器設備進行連接，從而使其成為一個成整體并作為整體來運行，從而實現(xiàn)變電站變換和分配電力能源的這一功能。電氣一次主接線就是通過連接線，將高壓電器與各個電器設備進行有效連接并使其發(fā)揮作用的一種接線方發(fā)法。目前，電氣一次主接線已發(fā)展為變電站中的重要電氣裝置，其主要作用是對高壓和強電流進行有效的傳輸。

1 電氣一次主接線設計的主要原則和要求

作為變電站中最重要的組成部分之一，對電氣一次主接線的設計，將會對變電站的正常運行以及功能的發(fā)揮，起到非常重要的影響。主接線在電力系統(tǒng)中具有特殊的作用，是電力系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分承接著高壓和強電流的重要傳輸職能。對主接線的設計，由于需要將變電站中的所有電器設備連接起來，在這一過程中，對電器設備的選擇以及配電裝置，都具有嚴格的要求，必須要滿足這些要求，才能夠保證主接線能夠在變電站中發(fā)揮正常的功能，對高壓和強電流進行有效傳輸。良好的電氣一次主接線設計，不僅能夠滿足變電站運行過程中對高壓和強電流的傳輸提出的要求，還能夠在連接變電站中的各路電器設備后，保證電器設備的穩(wěn)定運行，同時對電力系統(tǒng)運行的安全性及可靠性，也能夠做出有效的保障。

隨著我國對電力事業(yè)建設力度的不斷提高，對電氣一次主接線的設計也做出了相關的規(guī)定和要求。因此，在電氣一次主接線設計過程中，其最基本原則就是要以國家的相關政策和方針作為設計指標，同時對能夠影響主接線設計的全部因素進行綜合、全面的考慮和分析，從而有效保證變電站的安全及可靠運行，保證為用戶提供安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電力服務[3-4]。

在電氣一次主接線設計過程中，其最基本的原則就是以設計任務書作為指導原則。同時以國家政策為指導方針，全面、綜合的考慮和分析所有影響因素，以保證安全、可靠的供電服務作為設計前提，結合實際的經(jīng)濟、政治等方面的因素不，對電氣一次主接線進行科學的設計。此外，在設計過程中，還要充分考慮方便使用和方便維修這兩方面的因素，從而達到為用戶更好的提供電力服務的目的。

2 電氣一次主接線的基本接線方式

在電氣一次主接線設計過程中，了解和分析主接線的基本接線方式，對科學合理的制定主接線設計方案，提高主接線設計方案在實際應用過程中的可實施性，對變電站主接線建設，具有積極的作用。還能夠有效提高變電站的性能，甚至推動變電站不斷發(fā)展和進步，為提高我國的供電服務水平發(fā)揮積極的作用。

目前，在我國的變電站建設過程中，對主接線的幾種基本接線方式應用都較為廣泛，因此這些基本的接線方式，也是日常生活中常見的接線方式。在主接線的設計和實施過程中，主要是以電源和出線為主，以主接線作為媒介實現(xiàn)對電力能源的分配和匯集。在這一過程中，主接線具有非常重要的分配功能，是確保用戶能夠得到高質(zhì)量、安全、穩(wěn)定、可靠的電力服務的關鍵因素。而在這一過程中，選擇與變電站建設環(huán)境及條件相適合的接線方式進行主接線建設，具有非常重要的影響。因此，在進行電氣一次主接線設計之前，必須要對主接線的基本接線方式進行充分的了解和分析。下面幾種接線方式，就是主接線的基本接線方式。

2.1 單母線接線

在主接線的幾種基本接線方式中，單母線接線這種方式是一種較為簡單的接線方式，適用于只有一臺主變壓器的變電站。在這種變電站環(huán)境下使用單母線接線方式進行主接線建設，能夠充分發(fā)揮出單母線接線簡單清晰、設備少、操作方便等方面的優(yōu)勢，從而有效保證變電站的正常運行，充分發(fā)揮出對電力能源的分配和匯集職能。但需要注意的是，使用單母線接線方式，會存在不夠靈活可靠的問題。在單母線接線環(huán)境下，任意一個元件發(fā)生故障后，在進行維修時都需要將整個配電裝置進行停電，才能夠進一步進行維修。這就導致對廣大用戶的供電服務質(zhì)量受到嚴重的影響，使用戶在使用電力能源過程中，電力能源的穩(wěn)定性和可靠性無法得到有效的保障。因此，受到這一因素的嚴重制約，目前在變電站建設過程中，為有效保證供電服務的質(zhì)量，保證廣大用戶能夠使用更加安全、穩(wěn)定、可靠的優(yōu)質(zhì)電力能源，所以對單母線接線這一主接線方式應用較少[5]。

2.2 單母分段

單母分段這種接線方式，主要是利用斷路器對母線進行分段，將客戶分為幾個節(jié)段，由斷路器分隔電源對客戶提供供電服務。這種接經(jīng)方式有效的避免了單母線接線方式帶來的各種弊端，即將某一處母線發(fā)生故障時，不需要對整個供電裝置進行停電設置，只需要將發(fā)生故障的這一段母線隔進行檢修即可，對其他段的母線不會產(chǎn)生影響。在這種情況下，不僅有效的提高了供電效率，同時還顯著的提高了供電的可靠性和穩(wěn)定性，使用戶能夠得到更加優(yōu)質(zhì)的電力服務。這種接線方式相對于單母線接線式來說，做出了較為顯著的改進，也是電力建設過程中的重要進步，對我國的電力發(fā)展建設具有較為重要的意義。

2.3 雙母線接線

所謂雙母線接線，顧名思義，這種接線方式擁有兩組母線。這種接線方式在實際應用過程中，在一定程度上可以將兩組母線相互使用，從而有效保證變電站的正常運行，為用戶提供穩(wěn)定、可靠的供電服務。使用雙母線接線方式進行主接線建設，需要在電源和出線的位置，各配備一臺斷路器，同時還要配備母線控制開關，對其進行有效的控制。

雙母線接線方式的優(yōu)點是使用較為方便，而且便于維修。在維修時，克服了單母線接線方式的缺點，由于兩組母線能夠相互使用，因此在維修一組母線時，可以應用另一組母線來保證變電站的正常運行，保證用戶能夠正常使用電力能源。因此，雙母線接線方式在維修過程中，對用戶的影響較小，能夠有效保證為用戶提供連續(xù)供電服務。但這種接線方式的缺點也非常明顯，就是在進行檢查維修的過程中，必須要在檢查維修的地方進行相應的保險操作，避免在檢修過程中造成斷電。由于這一缺陷的限制，導致雙母線接線方式在220KV變電站的主接線建設過程中，應用較少，不太廣泛[6-8]。

2.4 一個半斷路（3/2）接線

一個半斷路（3/2）接線方式主要是由兩個元件在三臺斷路器上進行母線連接的一種接線方式，這種接線方式是在單母分段和雙母線連接方式的基礎上進行改革創(chuàng)新后實現(xiàn)的一種新型接線方式。使用這種接線方式，需要使用兩個母線進行連接。這種接線方式的優(yōu)點是具有較為可靠的供電保障，同時運行較為靈活。

一個半斷路（3/2）接線方式也擁有方便檢修的優(yōu)勢，由于具有兩條母線，在檢修過程中，不分影響變電站的正常運行，因此不斷導致停電，有效保證了為用戶提供連續(xù)的供電服務。但這種接線方式也有缺點，就是使用的設備過程中，需要較大的占地面積，還使二次回路的復雜性進一步提升，受到這些因素的影響，使一個半斷路（3/2）接線方式的應用范圍受到了一定的限制，只適用于超高壓電網(wǎng)，在220KV高壓中也可以進行應用。

2.5 橋形接線

橋形接線方式的優(yōu)點是在主接線的幾種基本接線方式中，對斷路器的使用量最少，因此這種接線方式一種適用于只有兩臺變壓器和兩條輸電線路的變電站。需要注意的是，橋形接線分為內(nèi)橋和外橋接線兩種形式，其中內(nèi)橋接線方式適合輸電線路較長，而且經(jīng)常會出現(xiàn)故障的裝置中，而外橋接線則適用于輸電線路種較短，同時變壓器的性能較差的情況。因此，在220KV系統(tǒng)中，可以使用外橋接線方式。

2.6 角形接線

角形接線是一種環(huán)形或角形的接線方式，這種接線方式是通過對各個斷路器采用不同的連接方式而形成的。角形接線方式的優(yōu)點是，在進行檢修時，能夠有效縮短開環(huán)時間，同時還能夠保證角形接線的正常及可靠運行。這是因為為了保證角形接線的優(yōu)勢，一般只選用3或5個角形裝置，從而對全運行情況進行有效的控制，保證變電站的正常運行，為用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠的供電服務。

角形接線方式一般對于回路較少的變電站較為適用，而且應用角形接線方式，能夠一次解決變電站的主接線問題，不需要再進行配電裝置擴建，極大的節(jié)省了變電站建設成本、勞動量以及建設時間，也正是因角形接線方式具有這一特征，因此在220KV中，也可以使用角形接線方式。

2.7 單元接線

單元接線在220KV變電站中應用較少，其特點與單母線接線方式相似，只能應用于一臺變壓器，而且在檢查維修過程中，同樣需要對整個回路進行斷電之后，才能夠進行檢查維修工作。正是因為有著這一明顯的缺陷，因此在220KV變電站中，逐漸被其他更為完善的主接線方式所取代，目前這種接線方式基本已不再被應用。

主接線的幾種不同的基本接線方式各有特色，不同的接線方式有著不同的優(yōu)勢和缺陷，在電氣一次主接線設計以及實施過程中，必須要對各種接線方式具有充分的了解，從而科學、合理的在設計過程中選擇最適合的接線方式，對220KV變壓器的接線方式進行科學合理的處理，從而有效提高變電站的運行性能，為用戶提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、可靠的電力服務。

3 電氣一次主接線的設計步驟

要了解電氣一次主接線的設計步驟，首先要對主接線的原始資料進行充分的了解和分析，例如變電站容量、環(huán)境、相關設備的具體情況等等，都必須要進行實際考察，再結合經(jīng)濟性、可行性以及選擇性等方面的因素，進行綜合考慮和分析，從而對電氣一次主接線進行科學設計。

其次，必須要按照主接線設計的原則和要求對其進行設計，同時還要制定出主接線設計的初步概念。

再次，需要結合實際情況對電氣一次主接線的設計方案進行科學篩選，選擇出最適合的設計方案。在分析原始資料后，往往會設計出多個電氣一次主接線設計方案，但這些方案中也常常會存在各種各樣的問題，不是所有方案都適合實際的變電站建設情況，因此必須要進行科學合理的選擇。

然后，在選擇出設計方案后，需要對短路電流進行計算，從而有效減小適中電流對變壓器造成的損害。通過對短路電流的計算，也能夠幫助設計人員進一步選擇出最適合的設計方案。

第五，要科學選擇高壓電器設備。主接線就是連高壓電器與其他電器設備的重要連接設備，在選擇高壓電器設備的過程中，除了要保證高壓電器設備的質(zhì)量外，還要結合設計方案的具體要求，選擇最適合的高壓電器設備，從而使主接線達到事半功倍的效果。

最后，要繪制出電氣一次主接線設計圖，然后按照設計圖的相關要求，進行主接線建設。

充分了解和分析電氣一次主接線的設計步驟，能夠更好的落實主接線建設，從而有效保證變電站的正常運行，還能夠提高變電站的性能，為用戶提供更好的電力服務，滿足用戶不斷增長的用電需求。

4 結論

隨著我國市場經(jīng)濟體制的不斷完善，我國的經(jīng)濟水平再一次得到大幅度的提高，生產(chǎn)力得到極大發(fā)展。而社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種經(jīng)濟建設活動的大幅度增加，對電力能源提出了更高的要求?，F(xiàn)如今，我國的電力建設已成為當前我國社會經(jīng)濟建設過程中最主要的內(nèi)容之一。如果為社會經(jīng)濟發(fā)展建設以及人們的日常生活，提供充足、穩(wěn)定、安全、可靠的電力能源和優(yōu)質(zhì)的電力服務，更是成為社會大眾廣泛關注的重要社會問題。在這種情況下，深入了解和探究220KV變電站的電氣一次主接線設計問題，對提高我國的變電站性能，優(yōu)化電力系統(tǒng)，具有積極的作用，也是我國電力建設的重要內(nèi)容之一，對推動我國的電力事業(yè)發(fā)展建設，具有極為深遠的意義。