分析220kV高压变电站一次部分设计要点

龙铭伟

摘 要：220kV高压变电站是我国常见变电站等级，能够确保地区电力供应稳定。在变电站设计过程中，必须考虑到多项因素，确保电压转换与电能分配的合理性。此次研究主要是探讨220kV高压变电站一次部分设计要点，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：220kV高压变电站;一次部分;设计要点

在电力系统中，变电站属于重要组成部分，负责接收和分配电压、电压变换、控制电力流向以及转换功率等任务。一次部分设计包括电气主接线设计、平面布置设计、电气设备选型、设备安装和防雷接地等。通过分析上述设计内容，能够更加深入地了解变电站，维护电力系统运行稳定性。

1、变电站一次部分设计问题分析

1.1电气主接线设计问题

在220kV高压变电站中，变压器进出线、电压等级和容量指标，可以确保主接线设计方案的合理性。电气主接线设计存在如下问题：第一，设计变电站时，没有考虑到城市土地资源与人口密度。变电站设计方案质量较差，设计建设成本高，需要应用大量电力设备，相应增加接线难度。第二，在设计高压变电站时，没有预留施工所需空间，从而影响电气主接线施工效率。第三，在设计电气主接线时，没有考虑到变压器线路、容量和规模，从而导致主接线形式误差比较大。

1.2电气设备选择问题

对于220kV高压变电站，在设计期间需要应用变压器、隔离开关、电流互感器和断路器等设备。在选择电力设备时，应当按照变电站短路电流和实际建设条件，合理选择重要电气设备。然而，当前在选择电气设备时，还存在较多问题：第一，在选择变电站主要电气设备，短路电流计算结果不准确，极易影响设备选择合理性，还会对整个电力系统运行效益造成影响。第二，在选择主要设备时，没有考虑到设备经济性、安全性和实用性问题，设备运行效益较低，后续检修维护成本高。第三，在选择主要电气设备时，没有按照变电站环境与规定，准确校验设备热稳定、动稳定性。在确保系统安全与可靠的同时，需要考虑到电气设备故障与检修问题。

1.3防雷接地设计问题

变电站运行期间，极易遭受雷电破坏，从而加大电网系统损失。在设计过程中，应当针对电气设备和进线做好防雷设计，然而在具体设计时，还存在以下问题：第一，在防雷接地设计时，没有考虑到接地设备耐腐蚀性能，接地网局部易出现断裂问题，安全隐患大。第二，在防雷接地设计期间，没有针对直击雷和侵入雷进行针对性设计，从而导致防雷接地装置无法维护变电站安全。第三，在防雷接地设计中，设计人员没有深入了解不同等级变电站的接地原理与设计规范，无法发挥出防雷接地设计的效果。

2、高压变电站一次部分设计要点

确保设备技术选择合理性，能够使电力系统始终处于安全稳定运行状态。在设计过程中，可以采用双母线连接方式，便于后期扩建和调度。在检修维护时也无需切断供电，以此提升供电安全性和可靠性。在选择断路器时，需要選择便于操作、变形寿命长、安全性能稳定的断路器，例如真空断路器。在选择变压器时，应当考虑到变压器运行方式、供电条件与负荷能力，便于后期检修维护，降低运营成本。

2.1电气主接线设计

该设计内容是变电站的重要设计内容，会决定电力系统的运行效益。所以在设计期间，必须注重电气主接线的经济性与可靠性。对于可靠性设计来说，电气主接线必须具备供电可靠性。若电力供应存在误差，将会加大变电站经济损失。若由于故障所致停电事件，不仅会造成人员伤亡，还会导致设备损坏，所以在电气主接线设计中必须注重可靠性原则。其次，电气主接线必须适应不同运行状态，可以灵活转换，便于操作和调节。在电气主接线设计中，还应考虑到经济性问题，经济性与可靠性总是存在矛盾点，电气设计应当节省一次投资，节约占地面积，降低电能损耗。在设计电气主接线时，应当考虑到变电站规模和运行效益问题。

2.2防雷接地设计

第一，接地电阻设计。地网面积与土壤电阻率会对地电阻造成影响，通过分析以上因素，可以改善接地装置。当砂石含水量越大，电阻率就越大。按照此种特性，可以将地下水作为降阻措施，以此降低接地电阻。当水凝结为冰状时，电阻率会在0℃突然上升，温度下降时电阻率会明显增大。所以在设计时可以将接地装置埋设在冻土层下。第二，接地网布设设计。接地干线在装置内采用闭合环状布置方式，网状布设方法会导致接地网接地电位不相等。由于接地网成网，将会导致电流流经接地回路。接地线路阻抗会产生电压降，从而改变接地电位。减慢接地网故障电流泄放速度，加大地网腐蚀。由于接地电位不相等，可能会危害弱电设备的运行效益。所以变电站内应当敷设封闭复合式接地网，并装设均压带。

2.3合理选择电气设备

只有确保电气设备选型合理，才能够提升电力系统运行效益。在220kV高压变电站中，接线形式应选择供电可靠性高，可以轮流检修的线路，便于变电站扩建和后续调度。第一，变压器选型。在变电站设计过程中，应当按照5-10年规划选择负荷，并且考虑到未来10-20年负荷情况。如果变电站对地区影响比较大，应确保主变压器停止运行后，备用变压器负荷满足供电负荷。作为一般变电站，主变压器停止运行后，备用变压器负荷能力达到供电的70%。其次，确定主变压器调压方式。变压器调压方式主要包括有载调压和无励磁调压。其中无励磁调压范围比较小，有载调压的范围比较大，然而有载调压方式比较复杂，会加大成本费用。如果变电站的供电负荷等级较高，则应当采用有载调压方式。第二，高压断路器。在正常运行工况下，断路器可以断开或接通电路，还能够切断短路故障电流，对电路进行保护控制。按照不同灭弧介质，可以将断路器分为真空断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器。在选择断路器时，首先应当考虑到可靠性原则。断路器误动和拒动都会危害变电站运行，因此必须具备动稳定性、热稳定性和灭弧性能。缩短电力网故障时间，可以避免损伤电气设备。断路器还应当具备自动重合闸功能，由于多数线路故障为临时故障，不需要长时间切断。第三，电缆线材选择。电缆属于电力传输工具，性能影响比较大。变电站所用电缆材质多为铝材质和铜材质。铜材质的电阻率比较低，具备较强耐腐蚀性能，然而成本比较高，多应用于大电流位置。铝材质的电阻率高，但是成本低廉，密度小，因此被广泛应用于电缆制作中。在选择电缆线材类型时，应当考虑到铺设方式和用途。若电压大于110kV，则需要采用单向充油电缆。若电缆埋设于地下，则需要是用钢带铠装电缆。配电装置、汇流母线与导体线材截面积，应当按照允许电流指标进行选择。

3、结束语

综上所述，在220kV高压变电站一次设计中，必须考虑到电气主接线、电气设备、防雷接地设计问题。在具体设计中规避上述问题，确保高压变电站设计的有效性。

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