倪新元
成都城电电力工程设计有限公司 四川成都 610000
摘要：在电网中220kV变电站规模、数量不断扩大，并对其电气主接线设计提出了更高的要求。因为电气主接线设计关系着系统的可靠性和稳定性，影响着电力系统的升级改造便利性等，所以研究220kV变电站的电气主接线设计很有必要。对220kV变电站电气主接线设计进行分析，需要从工程特点出发，选择最为合适的接线形式，遵循专业技术原则，保证每个节点设计的合理性和科学性。
关键词：220kV；变电站；电气；主接线；设计
一、220kV变电站电气主接线设计原则
1.1安全性
安全性是220kV变电站电气主接线设计的前提和基础。不论在进行哪项工作，使用何种接线方式，首先应当保证的是人员和设备安全。
1.2可靠性
在变电站中电能很难进行大量储存，因此，电力的产生、运输、使用都是在一瞬间完成的，任何一个环节出现问题都会造成供电质量下降或供电中断。但可靠性并不是完全绝对的，对于要求不高或不重要的客户来说，太高的可靠性很有可能会造成电力浪费。电气主接线的可靠性应当从以下几方面进行考虑：变电站在整个电力系统中所占据的位置和重要性；电力负荷的类别和性质；电力设备的可靠程度；变电站和电力工作人员是否有长期的实践运行经验。
1.3灵活性
具体包括：第一，操作方便性。在变电站维修过程中，要确保方便停运断路器,但又不会影响电力系统的正常运行和用户的供电质量。减少操作步骤能有效降低误操出现的可能性。第二，调度灵活性。能灵活调动变压器、线路、电源、负荷，满足变电站的检修、保养要求。第三，扩建的方便性。在电气主接线设计过程中能够依据扩建要求，在不断电或最短的断电时间内，重新投入机组、变压器、电路，降低对变电站和用户造成的影响。
二、220kV变电站与电气主接线
220kV变电站主要是用于调节和转变电压，保证各级电压有序运转；220kV变电站承担着电流流向操作、电配送、电压转变等作用，具有中继、控制、维稳等主要功能。220kV变电站在电网中作用很大，且分布广泛，在进行电气主接线设计时，需要考虑很多因素，包括电压等级、母线的形式、进线与出线的数量、电气设备的选型等。同时，电气主接线设计必须满足可靠性、经济型、灵活性和安全性。安全可靠是供电系统的首要任务，连续可靠供电是表征电能质量的基本指标；还有保证灵活性和方便性，主要是考虑到供电设备维护与检修时，便于灵活停送电；电气主接线设计还要满足一定的经济性，以可靠供电为基础，做到一次性完整、周全的设计，避免二次分期施工。
三、具体设计
3.1主接线选择
电气主接线种类有：单母接线、单母分段接线、双母分段接线、双母接线、双母带旁路接线、一个半断路器接线、外桥接线、内桥接线等多种。目前220kV变电站电气主接线设计主要应用两种方式：单母分段接线和双母接线，如图1所示。
图1接线示意图
从技术可靠性看，二者都可保证稳定。单母分段接线利用分母分段，从不同分段上引接重要用户，如果其中某段母线发生运行故障，故障段由分段断路器进行隔离，确保正常段母线稳定、安全供电；双母接线主要是利用两组母线隔离开关进行倒换操作，对任一回路或者某组母线的隔离开关进行轮流检修，可快速恢复供电。单母分段接线经济性好：单母分段接线投入小、使用设备少，双目接线投入较大，需要使用很多设备。
但是单母分段接线不具有灵活性可靠性。任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但是当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。双母接线方式可保证供电可靠性：当检修时，可进行轮流操作，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路的电即可开始检修；一组母线故障时，能迅速恢复供电，还具有调度灵活性：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建时，向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
3.2变压器选择
220kV的变电站电气主接线设计中变压器也是其中的一个重要项目，在选择变压器时要遵循以下几个原则：变压器的相数应与变电站的需求相同,220kV变电站电气主接线设计中一般会选择三相的变压器；在选择变压器时应考虑变压器的降温方式和调压方式；变压器的绕组数也是选择的要求之一，在220kV变电站中一般会选择双绕组变压器。
3.3断路器选择
在220kV变电站电气主接线设计中，要充分考虑断路器重要参数设置，包括断路器额定电压应该大于所在电网的额定电压，其额定电流应该大于或等于其持续工作电流；额定关合电流要不小于短路冲击电流；分合闸时间，特别是分闸时间不宜大于0.04s等。选择一款高压断路器需要做动稳定校验和热稳定校验后，才能确定其是否合格。选择断路器还应注意以下几点：断路器的结构和体积应符合220kV变电站电气主接线设计要求；选择的断路器应具有良好的绝缘性；选择高质量的断路器，确保其可长时间经受短路电流和负荷电流。根据220kV变电站电气主接线设计要求和运行实际情况，通常可选择LW30-126断路器或者126kV六氟硫断路器。
3.4无功率补偿设计
控制系统无功功率平衡是提高电压质量的重要措施，对于变电站电力系统来说，自然无功负荷一般均会大于原有无功电源，为保证系统正常供电，需要采取无功补偿措施处理。通过有效的无功补偿和电压控制，来提高电力系统运行稳定性和可靠性，为电气主接线设计的要点。正常运行状态下，电力系统突然失去间一台最大容量或者一回路无功补偿设备，以及一台最大容量发电机，系统内设置的备用设备与配电方式，均可以满足系统稳定供电需求，减少电压崩溃问题的发生。
3.5短路电流
220kV变电站运行过程中，受到某些因素的影响，往往会发生一些运行故障，如电流短路，其主要是由于异常相和地面、或者不同类型异常相之间发生短暂连接，其严重影响220kV变电站的安全、稳定运行。在计算220kV变电站短路电流时，优化主接线设计形式，确保在最大短路电流条件下，选择正常接线方式。高压电路切断设备在220kV变电站中发挥着重要作用，电路切断器选择时，应适应其运行环境，满足相关技术条件，便于后期安装和运行调试。
四、结语
总之，220kV变电站在整个电网中发挥非常关键的作用。220kV变电站电气主接线设计涉及多项技术规范和标准，要综合考虑变电站内关键设备、电网检修、周边环境等多方面内容，以实现最大的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]韩妩佳.220kV变电站电气一次主接线设计研究[J].建筑工程技术与设计,2019(26):1993.
[2]吴爱瑞.220kV变电站电气主接线图设计[J].军民两用技术与产品,2018(2):168.
[3]郭约华.变电站一次系统电气主接线设计分析[J].低碳世界,2020,10(11):77-78.
作者介绍：
姓名：倪新元（1985.06.27），性别：男，籍贯：四川成都，民族：汉，学历：本科，职称：工程师，职务：配电网设计，研究方向：电气设计。