有关变电站一次系统电气主接线设计相关问题的研究

陈宏 赵麟 胡定林 陈朝勇 贾清正

摘要：文章基于目前电网系统以及变电站的发展趋势，介绍变电站设计时进行电气主接线设计的原则和要求，从电气主接线设计的基本接线形式选择，以及主要电气设备的选择和校验方面提出相应的策略，以供参考。

关键词：变电站一次系统;电气主接线设计;接线方式;电气设备

一、引言

目前整个社会用电负荷在持续快速增长，使得我国电网规模在进一步扩大来满足人们的用电需求。通常来说，我国主要的发电厂都建在比较偏远的地区，在电能生产之后需要通过远距离的线路运输以及通过变电站进行电压升降，既减少电能传输时的损耗，又满足人们的电能使用需求，保障人们的用电安全。在变电站设计建设过程中，重点针对一次系统电气主接线进行设计来保障变电站以及电网整体运行的稳定性。

二、电气主接线设计的原则及要求

（一）主接线设计原则

变电站中电气主接线是电力体系中关于接线的重要构造内容，通过电气主接线设计可以了解发电机、变压器、路线和断路器的数量，同时也体现其连接形式和运作系统等，保证其起到正常的发电、变电以及输配电等作用。这就需要在此设计工作中要严格按照国家相关技术标准进行设计，并保证其满足可靠性、灵活性以及经济性等要求。

（二）主接线设计要求

在开展变电站电气主接线设计之前，需要结合电力系统中此变电站的位置和作用，首先确定其计划容量、符合性质、路线和变压器连接元件数量等，然后基于可靠性、灵活性以及经济性等要求开展主接线设计工作。一是针对可靠性要求来说，就是要满足保证供电稳定性的要求。为了保证电源的稳定性，需要综合评估主接线的组成元件在运作中的可靠性，同时要分析一次装备对供电可靠性的影响，以及分析继电保护二次装置所造成的影响等。在上述综合评估过程中，主要评估断路器检验时是否会造成停电问题，在出现线路、断路器或母线故障或者开展检查工作时所造成的停运线路的数量和停电时间，还要评估变电站运行中总共出现的停电数量等。二是针对灵活性来说，要求主接线设计可以满足以下调度和检修要求：对于前者来说，就是在剔除变压器、线路、分派电源和载荷之后，一旦出现系统故障则可以符合事故运作状态、检验体系以及特殊运行体系下的调度要求。对于后者来说，则可以在开展安全检验工作时可以灵活地将断路器、母线和断电保障设置关停，同时也不会对用户正常供电造成影响。三是针对经济性来说，就是要尽量简化主接线设计，尽量少的使用断路器和断绝开关等装备，减少这些装备所需要的投资费用。而且要在主接线规划时，在尽量满足配电设备安插提供环境之后，尽量少的使用架构、导线、绝缘子等，减少这些设备所需要的面积。此外，还要尽量选择满足要求的经济型设备，减少其运行中的电能损耗和消耗。

三、电气主接线设计的基本接线方式

目前变电站电气主接线设计时对于接线方式主要按照有无汇流进行分类，其中的有汇流母线可以分为五种，而无汇流母线可以分为三种。对于前者来说，一是单母线接线方式。此种接线方式的操作比较简单且成本较低，在后期运营中也便于维修管理。但是一旦出现母线或与母线连接的断路器发生异常就可能会导致全站停电的问题，表现出可靠性较差的缺点。二是单母线分段接线方式。应用此种接线方式可以保证在其中一条母线发生异常时智慧出现与此母线连接的出线发生停电问题，而不会对其他母线造成干扰，表现出较高的可靠性，因此比较适合对可靠性要求较高的区域中应用。三是双母线接线方式。此种接线方式便于后续检修管理和灵活调度，但是需要使用数量较多的隔离开关和配电装置，因此成本较高且出现接线失误的概率较高。四是双母线分段接线方式。此种接线方式在应用中一旦出现其中一条母线故障，不会对其他段落的正常运行造成影响，而且所有元件都可以在这两段母线上自由切换。但是此种接线方式所用差动保护过程比较繁琐。五是增设旁路母线或旁路隔离开关接线方式。此种接线方式中的增设旁路母线的方式与双母线接线方式相似，可以保证在维修其中的断路器时保证正常供电，但是对旁路母线的倒换操作要求比较高，同时也具有较高的成本特点。而采取隔离开关的方式，有助于将无符合电流的电路断开，便于开展设备和电源检修工作并保证检修人员的安全，但是也需要将断路器断开之后才能对隔离开关进行操作。

对于后者来说，一是单元接线方式。此种接线方式可以独立进行连接。二是桥形接线方式。此种接线方式使用数量比较少的断路器和隔离开关，而且占地面积较小，具有较高的可靠性特点。三是角形接线方式。此种接线方式在运行检修时不会对正常供电造成影响，而且还表现出较高可靠性与灵活性等优点。

四、变电站一次系统电气设备的选择和校验

（一）主变压器的选择

主变压器是变电站中最为重要的电气设备，其主要起到变换电压等级以及传输系统内功率等作用，主变压器的性能直接决定变电站的运行能力，同时一旦出现故障则会造成变电站整体瘫痪，还可能会对其他设备造成损坏。因此，在主接线设计过程中选择主变压器时，首先要结合实际情况所需要的负荷比重以及區域负荷的使用量来选择主变压器的容量，如果此负荷区域比较重要，需要保证在其中一台主变出现故障而停机时，另一台主变可以满足正常供电要求。而如果此负荷区域属于非重要区域，则要满足其中一台主变出现故障时，另一台可以满足提供80%负荷的要求。其次是在选择主变台数时，通常会选择至少2台主变。而如果变电站的重要性较高，则需要按照实际要求适当增加主变台数来保证其可靠运行。最后是在选择主变型式时，保证可以及时校验其容量，并且选择无功的容量但要满足调压计量的最小容量要求。

（二）其他电气设备的选择

针对变电站中隔离断路器、母线电压互感器以及其他间隔配置智能组件来说，通常会选择的设备型式如下：线路电压互感器选择为电容式电压互感器，主要参数：kV，0.5（3P）;断路器设备主要选择的型式126kV，2000A;避雷器设备主要选择102/266kV;隔离开关设备主要选择的型式是双柱水平旋转式;接地开关设备选择126kV，40kA/3s。通过对上述一次设备的合理选择来保证变电站的可靠运行。

（三）电气设备的校验

针对上述选择的一次系统电气设备，需要重点对其电压和电流等参数进行检验，对于断路器来说，主要针对额定电压、额定电力、额定开断电流、热稳定和动稳定进行校验。针对隔离开关和电流互感器来说，主要针对额定电压、额定电力、热稳定和动稳定进行校验。针对电压互感器来说，则主要校验额定电压和额定电流。

五、结语

目前规模不断扩大的变电站中电缆更加密集，因此在变电站设计时重点针对一次系统电气主接线做好设计工作，本着运行可靠性、灵活性以及经济性的原则进行设计，做好基本接线形式的优化选择，同时做好主要电气设备的选择和校验，提升整个电网系统的安全运行水平。

参考文献：

[1] 王志红. 变电站一次系统电气主接线设计研究[J]. 轻松学电脑， 2019， 000（003）：1-1.

[2] 陈学智. 变电站一次系统电气主接线设计研究[J]. 山东工业技术， 2019， 285（07）：203.

[3] 王彩菊. 中小型变电站中电气主接线的设计及应用[J]. 通信电源技术， 2019， 036（011）：119-121.