有關(guān)變電站一次系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計相關(guān)問題的研究

陳宏?趙麟?胡定林?陳朝勇?賈清正

摘要：文章基于目前電網(wǎng)系統(tǒng)以及變電站的發(fā)展趨勢，介紹變電站設(shè)計時進(jìn)行電氣主接線設(shè)計的原則和要求，從電氣主接線設(shè)計的基本接線形式選擇，以及主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)方面提出相應(yīng)的策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站一次系統(tǒng);電氣主接線設(shè)計;接線方式;電氣設(shè)備

一、引言

目前整個社會用電負(fù)荷在持續(xù)快速增長，使得我國電網(wǎng)規(guī)模在進(jìn)一步擴(kuò)大來滿足人們的用電需求。通常來說，我國主要的發(fā)電廠都建在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，在電能生產(chǎn)之后需要通過遠(yuǎn)距離的線路運(yùn)輸以及通過變電站進(jìn)行電壓升降，既減少電能傳輸時的損耗，又滿足人們的電能使用需求，保障人們的用電安全。在變電站設(shè)計建設(shè)過程中，重點(diǎn)針對一次系統(tǒng)電氣主接線進(jìn)行設(shè)計來保障變電站以及電網(wǎng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。

二、電氣主接線設(shè)計的原則及要求

（一）主接線設(shè)計原則

變電站中電氣主接線是電力體系中關(guān)于接線的重要構(gòu)造內(nèi)容，通過電氣主接線設(shè)計可以了解發(fā)電機(jī)、變壓器、路線和斷路器的數(shù)量，同時也體現(xiàn)其連接形式和運(yùn)作系統(tǒng)等，保證其起到正常的發(fā)電、變電以及輸配電等作用。這就需要在此設(shè)計工作中要嚴(yán)格按照國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，并保證其滿足可靠性、靈活性以及經(jīng)濟(jì)性等要求。

（二）主接線設(shè)計要求

在開展變電站電氣主接線設(shè)計之前，需要結(jié)合電力系統(tǒng)中此變電站的位置和作用，首先確定其計劃容量、符合性質(zhì)、路線和變壓器連接元件數(shù)量等，然后基于可靠性、靈活性以及經(jīng)濟(jì)性等要求開展主接線設(shè)計工作。一是針對可靠性要求來說，就是要滿足保證供電穩(wěn)定性的要求。為了保證電源的穩(wěn)定性，需要綜合評估主接線的組成元件在運(yùn)作中的可靠性，同時要分析一次裝備對供電可靠性的影響，以及分析繼電保護(hù)二次裝置所造成的影響等。在上述綜合評估過程中，主要評估斷路器檢驗(yàn)時是否會造成停電問題，在出現(xiàn)線路、斷路器或母線故障或者開展檢查工作時所造成的停運(yùn)線路的數(shù)量和停電時間，還要評估變電站運(yùn)行中總共出現(xiàn)的停電數(shù)量等。二是針對靈活性來說，要求主接線設(shè)計可以滿足以下調(diào)度和檢修要求：對于前者來說，就是在剔除變壓器、線路、分派電源和載荷之后，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障則可以符合事故運(yùn)作狀態(tài)、檢驗(yàn)體系以及特殊運(yùn)行體系下的調(diào)度要求。對于后者來說，則可以在開展安全檢驗(yàn)工作時可以靈活地將斷路器、母線和斷電保障設(shè)置關(guān)停，同時也不會對用戶正常供電造成影響。三是針對經(jīng)濟(jì)性來說，就是要盡量簡化主接線設(shè)計，盡量少的使用斷路器和斷絕開關(guān)等裝備，減少這些裝備所需要的投資費(fèi)用。而且要在主接線規(guī)劃時，在盡量滿足配電設(shè)備安插提供環(huán)境之后，盡量少的使用架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子等，減少這些設(shè)備所需要的面積。此外，還要盡量選擇滿足要求的經(jīng)濟(jì)型設(shè)備，減少其運(yùn)行中的電能損耗和消耗。

三、電氣主接線設(shè)計的基本接線方式

目前變電站電氣主接線設(shè)計時對于接線方式主要按照有無匯流進(jìn)行分類，其中的有匯流母線可以分為五種，而無匯流母線可以分為三種。對于前者來說，一是單母線接線方式。此種接線方式的操作比較簡單且成本較低，在后期運(yùn)營中也便于維修管理。但是一旦出現(xiàn)母線或與母線連接的斷路器發(fā)生異常就可能會導(dǎo)致全站停電的問題，表現(xiàn)出可靠性較差的缺點(diǎn)。二是單母線分段接線方式。應(yīng)用此種接線方式可以保證在其中一條母線發(fā)生異常時智慧出現(xiàn)與此母線連接的出線發(fā)生停電問題，而不會對其他母線造成干擾，表現(xiàn)出較高的可靠性，因此比較適合對可靠性要求較高的區(qū)域中應(yīng)用。三是雙母線接線方式。此種接線方式便于后續(xù)檢修管理和靈活調(diào)度，但是需要使用數(shù)量較多的隔離開關(guān)和配電裝置，因此成本較高且出現(xiàn)接線失誤的概率較高。四是雙母線分段接線方式。此種接線方式在應(yīng)用中一旦出現(xiàn)其中一條母線故障，不會對其他段落的正常運(yùn)行造成影響，而且所有元件都可以在這兩段母線上自由切換。但是此種接線方式所用差動保護(hù)過程比較繁瑣。五是增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)接線方式。此種接線方式中的增設(shè)旁路母線的方式與雙母線接線方式相似，可以保證在維修其中的斷路器時保證正常供電，但是對旁路母線的倒換操作要求比較高，同時也具有較高的成本特點(diǎn)。而采取隔離開關(guān)的方式，有助于將無符合電流的電路斷開，便于開展設(shè)備和電源檢修工作并保證檢修人員的安全，但是也需要將斷路器斷開之后才能對隔離開關(guān)進(jìn)行操作。

對于后者來說，一是單元接線方式。此種接線方式可以獨(dú)立進(jìn)行連接。二是橋形接線方式。此種接線方式使用數(shù)量比較少的斷路器和隔離開關(guān)，而且占地面積較小，具有較高的可靠性特點(diǎn)。三是角形接線方式。此種接線方式在運(yùn)行檢修時不會對正常供電造成影響，而且還表現(xiàn)出較高可靠性與靈活性等優(yōu)點(diǎn)。

四、變電站一次系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)

（一）主變壓器的選擇

主變壓器是變電站中最為重要的電氣設(shè)備，其主要起到變換電壓等級以及傳輸系統(tǒng)內(nèi)功率等作用，主變壓器的性能直接決定變電站的運(yùn)行能力，同時一旦出現(xiàn)故障則會造成變電站整體癱瘓，還可能會對其他設(shè)備造成損壞。因此，在主接線設(shè)計過程中選擇主變壓器時，首先要結(jié)合實(shí)際情況所需要的負(fù)荷比重以及區(qū)域負(fù)荷的使用量來選擇主變壓器的容量，如果此負(fù)荷區(qū)域比較重要，需要保證在其中一臺主變出現(xiàn)故障而停機(jī)時，另一臺主變可以滿足正常供電要求。而如果此負(fù)荷區(qū)域?qū)儆诜侵匾獏^(qū)域，則要滿足其中一臺主變出現(xiàn)故障時，另一臺可以滿足提供80%負(fù)荷的要求。其次是在選擇主變臺數(shù)時，通常會選擇至少2臺主變。而如果變電站的重要性較高，則需要按照實(shí)際要求適當(dāng)增加主變臺數(shù)來保證其可靠運(yùn)行。最后是在選擇主變型式時，保證可以及時校驗(yàn)其容量，并且選擇無功的容量但要滿足調(diào)壓計量的最小容量要求。

（二）其他電氣設(shè)備的選擇

針對變電站中隔離斷路器、母線電壓互感器以及其他間隔配置智能組件來說，通常會選擇的設(shè)備型式如下：線路電壓互感器選擇為電容式電壓互感器，主要參數(shù)：kV，0.5（3P）;斷路器設(shè)備主要選擇的型式126kV，2000A;避雷器設(shè)備主要選擇102/266kV;隔離開關(guān)設(shè)備主要選擇的型式是雙柱水平旋轉(zhuǎn)式;接地開關(guān)設(shè)備選擇126kV，40kA/3s。通過對上述一次設(shè)備的合理選擇來保證變電站的可靠運(yùn)行。

（三）電氣設(shè)備的校驗(yàn)

針對上述選擇的一次系統(tǒng)電氣設(shè)備，需要重點(diǎn)對其電壓和電流等參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，對于斷路器來說，主要針對額定電壓、額定電力、額定開斷電流、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。針對隔離開關(guān)和電流互感器來說，主要針對額定電壓、額定電力、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。針對電壓互感器來說，則主要校驗(yàn)額定電壓和額定電流。

五、結(jié)語

目前規(guī)模不斷擴(kuò)大的變電站中電纜更加密集，因此在變電站設(shè)計時重點(diǎn)針對一次系統(tǒng)電氣主接線做好設(shè)計工作，本著運(yùn)行可靠性、靈活性以及經(jīng)濟(jì)性的原則進(jìn)行設(shè)計，做好基本接線形式的優(yōu)化選擇，同時做好主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，提升整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

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