220KV 变电站电气一次主接线设计研究

摘要：随着经济发展，电力能源在工业生产和人们生活中都得到了普遍应用，为了可以保证电力能源的稳定运输，变电站的建设发展力度不断增强，用电量逐渐增加，电力安全指标严格的背景下，变电站电气一次设计的严格要求成为了社会所关注的重点内容。本文就对 220KV 变电站电气一次主接线设计进行深入探讨。

关键词：变电站；电气一次；主接线；设计

在电力企业企业逐渐发展的过程中，变电站的建设数量也在逐渐的增多，而变电站数量的增多，使得人们对变电站的运行安全性更加 的关注。而接地网对变电站的运行安全有着重要的保障作用，对其进 行合理的设计，可以使得变电站能够更加安全的运行，从而实现电力 行业的可持续发展。 1、变电站的重要性

在整个的电力系统之中，变电站占据了至关重要的作用。变电站肩负着电压的转变、电的配送以及电流流向的操作等，它是电压和电 网的纽带，通过主变压器进行工作，稳稳地让各级电压在整个电网系 统中有序运转。顾名思义，变电站的主要作用是变化高低电压。我们 都知道，很多地方的电压是不同的，家庭电压较小，工厂电压较大， 但是电厂发出来的电是稳定的。所以需要变电器来进行电压高低的调节。有些变电站将电升压，便于进行长途输送；有的变电站将电降压， 便于把电输到各家各户中使用。将电升压就是为了保证运输稳定和输线路的损坏，而将电降压，则是为了保证家庭用电的安全性。根据地 网的结构区别，可将变电站进行分类，例如 110kV 变电站、220kV 变电站、500kV 变电站等。不同的变电站对电压的调节也会不相同。在当前，110/220kV 变电站的分布范围大，全国大部门变电站均是

110/220kV 变电站。故而必须对 110/220kV 变电站的安全性、实用性、节能性进行综合考虑，对其进行设计，确保 110/220kV 变电站在有限的费用里实现最可靠的安全和最大的经济效益，这对维护社会稳定、 促进经济社会发展有重要作用。 2、变电站电气一次主接地网设计存在的问题

在设计阶段只给一张整体布置图和一些简单说明，并未对入地 电流和土壤的电阻率等重要数据的情况提供设计计算说明书，也不知道如何获取，因此在这种条件下设计出来的地网电阻值可信度极低。 然而将整体布置图作为竣工图纸交给运行单位存在一些不妥之处，因为在实际施工阶段存在许多改动的地方，很难做到横平竖直、拐弯的 增减情况都存在。整体布置图只将主干线画出，一些特殊设备的接地 线怎样连接，例如电缆沟 ( 要求一米之外有一条主干线，每间隔十至十五米要与电缆沟底线相接) 主变中性点接地地点( 要求有两根引下线引到不同的主干线连接 ) 等与主干线的连接点位置在什么地方，均应在图中进行标注。整体布置图未对设备密集区的接地线进行考虑，例 如 (1)ct、开关、闸刀均排成一列，中间几乎没有主干线，将主干线连接至远处，不但材料消耗大而且增大了接地引下线的长度，对接地效 果产生影响，施工中会出现一些问题，所以最好增加一至两条的临时 主干线，如果按图施工则会出现考虑不周的情况。(2) 控制室，高压室以及穿墙套管的接地网没有单独的接地设计图，运行单位无据可查， 不清楚引入了几条主干线，也不知道主干线是否穿过了房子地下。(3) 防雷设置的接地也并未在图上进行标注，只是简单在大致位置画了几个垂直接地极，在实际施工中到底往哪个方向进行布置，还应结合周 围设备情况。变电站引外与金属管道引内接地的方法通常也未进行仔细考虑，设计上也未进行任何说明和采取其他措施。 3、220kV 变电站电气一次主接线设计原则

3.1灵活性原则

在当前包括电网建设在内的各项建设迅速发展的背景下，变电站的电气一次主接线设计也必须要与时俱进，本着灵活性的原则进行改造与更新。首先是 220KV 变电站电气设计主接线的扩建灵活，在设计中必须要考虑变电站分期建设的需求，从建设初期以及到建设完工， 均必须要考虑扩建。其次是 220KV 变电站电气设计主接线设计中调度灵活，变电站电气系统对主接线有明确的系统持续、正常运行的要求， 通过无功补偿装置、变压器等的灵活更换、投入来保证系统安全。最后是检修灵活与事故处理灵活，当出现故障的时候，能够迅速定位并发现问题，同时能够隔离故障部位，并迅速恢复供电，保证系统的安全、 稳定运行。 3.2可靠性原则

对于变电站而言，可靠性是其基本原则，可靠性直接影响着用户的实际需求。因此，在进行 220KV 变电站电气一次主接线设计中必须要充分重视可靠性问题。一般需要从多个方面进行考虑：首先，需要

考虑检修和系统维护过程中是否会变电站停止运行以及停止运行的概 率是多少。其次，必须要充分考虑断路器对整个变电站的影响，会不 会影响电能供给；最后，要考虑到发生故障和维护过程汇总可能会造 成哪些影响，针对影响提前制定应对策略。 3.3经济性原则

所谓“经济性原则”，指的就是电气一次主接线的设计必须考虑到 各方面费用的花费，最大限度降低成本。遵循经济性原则，首先要节约 设计成本，尽量选择高效益的设备，减少设备的使用量，同时还可通过 限制短路电流、选择相对质优价廉的电气设备或者尽量避免使用截面较 大的电缆，从多方面着手来达到节约成本的目的。另外，要尽量缩小占 地面积。这就需要设计人员从接线方式的选择上入手，充分考虑设备布 置所需的土地面积，通过充分的对比论证，选择占地最小、效果最佳的 接线方案，同时还要考虑征地的价格，降低配电装置征地所需费用。

4、电气一次主接线的基本接线方式

1）单母线接线。单母线接线是主接线的基本接线方式里，最为简单的一种，但其接线方式仅限于有一台主变压器的变电站。对这种只有一台主变压器的变电站来讲，应用单母线接线来进行主接线的建设工作，可以利用单母线接线的简单、操作便利等优势，来保证变电站的基本运行。但应用单母线接线也有不足，那就是灵活可靠性较差， 在单母线接线的环境中，如果某个元件出现了故障问题，对整个的配电装置采取停电处理后，方能进行维修，这便给维修工作带来了极大的不便。2）单母分段。如果将断路器引入单母分段的主接线设计，利用断路器对电源进行分隔，对能实现客户分段功能，提高客户的供电服务效率与质量。单母分段节点方式要更具灵活性，当某一设备出现故障后，不再需要对整个系统进行停电维修，应用单母分段节点方式更能提高系统供电运行的稳定性。3）双母线接线。这种接线方式在应用中也具备十分明显的优势，其两组母线可以在一定程度上实现相互使用，能有效提升变电站的运行质量。主接线建设中如果应用双母线的接线方式，需要将断路器分别配备在电源以及出线位置上，同时配备好母线控制开关，提高控制质量。应用双母线接线方式，还能为后期的保养维护提供便利，当一条母线进入保养维护或故障维修时，另一条母线可以正常运行。但同时也需要注意，这种接线方式在维修保养时一定要设置好保险措施，以防出现异常断电的问题。4）一个半断路（3/2）接线。此接线是由两个元件在三台断路器上用两个母线连接起来的接线装置，具有供电可靠性和运行灵活性的特征。这是在前两种基础上进行的改革，对任一线路进行检修时都不会导致停电，但是其使用的设备多，占地面积大，增加了二次回路的复杂性，所以一般用在超高压电网中，对 220kV 高压也是适用的。5）桥形接线方式。通常桥形接线方式分为内桥接线和外桥接线，不需要太多的断路器，内桥与外桥两种接

线方式在应用中也存在不同，一般内桥接线方式更多应用在较长的输电线路中，而外桥则刚好相反。6）角形接线。角形接线是各个断路器在不同的连接方式下组成的环形或者角形的接线方式。 在检修中为缩短开环时间，保证角形接线运行的可靠性，一般选用 3

或 5 角形的装置，适用于回路较少且能一次解决问题，不需要扩建的配电装置，220kV 也可采用角形接线。 5、结语

一次主接地网施工过程要以降低工程量、节省资金投入、保证设 计与施工安全为原则。本变电站至今所有设备运行良好，各技术指标 也符合相关规范及设计的要求，证明设计是成功的，可以保证变电站 运行安全、稳定以及经济效益。 参考文献

[1]吴劲松 .220kV 变电站电气一次主接线设计研究 [J]. 电子测试， 2019(6):8-10. [2]杨丕潆 . 关于变电站一次设计的综述 [J]. 电气开关，2018， 56(1):6-8.

[3]刘雪飞 .220kV 新一代智能变电站设计优化研究 [D]. 保定：华北电力大学，2016. [4]范巍，兰春虎 . 新一代智能变电站集成优化设计研究 [J]. 资源节约与环保，2016(4):8-9+13.