220kV 变电站一次系统设计探讨

发表时间：2020-10-28T05:56:51.152Z 来源：《福光技术》2020年18期 作者： 梁洛耕 陈三伟 曾嘉 韦阳健

[导读] 变电站是电力系统中不可或缺的一部分，它肩负着电压转换、电能分配的重任。本文从 220kV 高压变电站一次设计要点分析，着重阐述了电气主接线设计、主变压器选择、变电装置以及平面设计等问题，并提出了优化策略。广西电网有限责任公司柳州供电局 广西柳州 545005

摘要：变电站是电力系统中不可或缺的一部分，它肩负着电压转换、电能分配的重任。本文从 220kV 高压变电站一次设计要点分析，着重阐述了电气主接线设计、主变压器选择、变电装置以及平面设计等问题，并提出了优化策略。 关键词：220kV；变电站；电气一次设计 引言

随着社会经济的飞速发展，我国人们在日常生活和生产中所需要的电量不断增加。在这种时代背景下，人们对变电站设计工作提出了新要求，这主要因为变电站设计关系到变电站工作能力的发挥，决定 着电力供应稳定性和安全性。这里我们主要对 220kV 高压变电站的一次设计工作做了分析，旨在保证电网运行安全性和可靠性。 1. 变电站的重要性

变电站是电力系统中不可或缺的一部分，它在人们日常生活、生产中占据着重要的地位，承担着电压转换、传递电能并对之进行分配， 从而达到控制电流流向、调节电压的重担。它是电网之间相互联系的 纽带，通过变压器将各级电压、电网结合起来，从而将电压转换成为 能直接供客户使用的电压，已达到安全、节能、环保的目的。

变电站在应用中最主要的目的是实现高压、低压电能的相互转换。 在目前的工作中，常见的变电站主要可以分为两种，即升压和降压两种， 其中升压变电站主要是同电厂结合在一起的变电站，这种变电站的主要作用是将低压电能转变为高压电能，从而保证电能传输率和稳定性， 进而减少长途传输中造成的电能耗损。降压变电站通常都是和用户离的较近，是将远方传输过来的高压电能转换成低压电能，从而供人们直接使用。变电站中最主要的设备就是变压器，它能够直接将变电站中接收到的高压电能转换为低压，转变成为的低压电能是一个安全的电压。同时，变电站除了变压器之外，还有断路器、隔离开关、互感器、 母线以及保护装置等设备。 2.220kV 变电站电气一次设计的原则

一般情况下，变电站的电气设计都需要坚持安全可靠和可持续 的发展原则，了解和分析需要，选择科学合理的方案、模块的设计。220kV 变电站由于具有一定的特殊性，因此在设计过程中需要遵循特定的原则。第一需要保证主接线设计方案的可靠，使得每一个模块都能够做到无缝对接。第二设计的标准达到统一，避免在变电站建设中 出现与标准相互矛盾的情况。第三要实现供电企业的经济效益最大化， 统筹分析变电站项目，保证近期以及长远效益的顺利实现。第四就是 不同的地区需要有不同的设计方案，根据变电站的需要设计时全面考 虑到其形式、规模以及其它条件等。第五要使变电站能够与周边的环 境相适应、相协调。 3.220kV 变电站一次系统设计 选择主变压器

在变电站电气设备当中，主变压器的特性会影响主接线模式以及架构等，所以在挑选 220kV 变电站的主变压器时，需要按照长期规划发展目标进行，主要包括输送功率、馈线回路数、电力体系、传递容 量的信息来确定。设计人员在对主变容量进行选择时，需要全面考虑变压器在停止运作期间具备的超负荷水平、需要的容量等，这样能够 确保其在Ⅰ类负荷状态下能够提供充足的电量。对于普通变电站而言， 如果主变压器停止运行，则要求其他变压器能够撑到 65% 左右的整体负荷。换言之，当功率转移变压器装置在实际运行期间出现故障时， 可以将电力负荷转移到正常运行的变压器当中。然而，根据实际经验 可以看出，针对城市变压器，在安装期间需要制订多种方案，全面分 析和探究各种方案之间的合理性以及优劣性。按照负荷能力需要选择 变电站主变压器容量、数量等，在实际运行期间出现故障时需要全面 考虑超负荷状态下变压器的承载能力。 设计电力主接线

在选择变电站主接线时主要是按照变电站在电力系统当中的实际作用、进出线、变压器数量、电压等级以及实际地理位置等因素决定， 城市电网运行需要注重安全性和稳定性。然而，由于城市人口较多， 造成用地紧张，因此，需要对电网主接线进行简化。由于变电站电气 主接线在实际运行期间需要满足灵活性、经济性以及可靠性等要求， 为了全面展现出主接线的灵活性和可靠性，要求设计人员在实际设计 期间避免提升主接线的设计难度。然而，在实际建设期间还是会出现

较多问题，比如占地面积、检修维护工作以及成本投资等问题。所以， 在规划电网期间，设计人员需要在实际设计期间按照变电站的实际情况以及相应的要求进行设计，需要考虑变电站的运行状态、负荷特性、电气设备特征等。在变压器组接线方面，在变电站当中，主要是通过双电源形式接线，其中一路线路与其他城市电网的变电站相连接。高压线路主要是采用变压器、断路器和隔离开关组合的形式，低压侧主要是采用单母线四分段形式，在此基础之上，采用手车式开关。该种接线方式涉及较少的高压设备，具有较小的占地面积，节省了投资成本， 简化了继电保护，能够在电源失去电能之后，通过备用电源将负荷进行转移，并可以在较短时间内恢复供电。然而，该种接线方式也存在较大的弊端，比如，如果高压设备的电源中断供电之后，需要将其中一台变压器停止，还需要短时间内对部分电负荷进行限制。

选择电气设备

在变电站一次设计当中，为了缩小其占地面积，在选择电气设备时需要选择体积较小的设备。在选择主变压器时可以采用高阻抗性设备，该种设备拥有成熟的制造技术，能够有效实现电气设备运行的安全、 稳定。最大限度地降低电气设备的后期运行维护费用，从根本上确保电力系统的安全运行，不断提升技术水平，使得电力企业获取较大的经济效益。因此，在选择电气设备时，变电站、主接线的负荷变化程度都会影响电气设备的选择方案，可以促使变电站电气一次设计不断向着模块化方向发展，需要通过科学计算合理配置电气设备，这样可以确保选择的电气设备经济又高效，避免造成企业生产成本浪费。 选择电流互感器

电流互感器能够将一次回路当中的较大电流转化为小电流，这样 能够对整个电力系统实行继电保护。在选择电流互感器时，需要按照变电站实际情况以及安装方式确定。在选择一次额定电流时，需要全 面确保仪表的精确度，需要将电流互感器的一次额定电流无限接近于最大工作电流。在确定等级时，需要明确电流互感器二次回路当中测 量仪表的类型以及准确性的相关要求，之后按照较高准确等级的表计进行选择。需要注意的是，确保电流互感器的准确级大于二次侧所接 仪表的准确级。 状态监测系统方面的优化

为了保证一次系统的运行能够得到有效的实时监测，需要对其监 测系统进行优化处理，确保设计的效果与实用性。结合智能变电站稳定运行的要求，对智能变电站中的辅助系统主机与运行状况中的监测 系统实施优化处理，保证变电站保护和监控系统可以在综合性强的服务器中进行使用。与此同时，一次系统的优化设计过程中需要采取有 效的连接方式，这样可以实现变电站的自动化系统与性能可靠的安全隔离装置进行连接，从而扩大监测系统的监测范围。结合设备运行状 态与监测系统稳定运行的要求，通过计算机三维空间中的分析，对变电站中的主变压器进行性能的优化设计。 结语

综上所述，变电站电气的一次设计是一个综合工程，它是电力系 统项目设计中的一个重要组成部分。要想做到变电站电气一次设计的完美实现，除了有一份成功的变电站电气设计方案之外，还需要综合 考虑诸如地理位置、电气设备以及接线方式等方面的因素，只有这样， 才能使变电站前期投入最小化，实际入网运行中获得效益最大化。电 力系统中变电站的安全性和可靠性，是实现经济效益以及社会效益的 前提。 参考文献

杨志成 , 黄学彦 .220kV 变电站一次系统设计探讨 [J]. 通信电源技术,2019(7):274-275. 雷艳娜 .220kV 变电站一次系统优化设计分析 [J]. 科技经济导刊,2019(35):51. 甘红艺 .220kV 变电站一次系统设计——以 A 变电站为例 [J]. 数码世界,2019(1).