四川省西点电力设计有限公司 610091
摘要：220kV 枢纽变电站电气设计是一项系统性的工作，包括了电气主接线设计，电气设备选择以及防雷措施等等重要内容，其中电气主接线的设计，电气设备的选择与供电的稳定性，电网工作的灵活性密切相关，因此，必须要对设计方案进行全面的分析，以保证供电的良好质量。结合了具体的实际案例，对220kV枢纽变电站电气主接线的设计以及电气设备的选择进行了详细的论述，并提出具体的防雷措施。
关键词：220kV 枢纽变电站；电气设计；电气主接线；探讨
1 引言
变电站是电力系统中的重要部分，其功能是变换电压等级；集送电主要包括变压器、母线、线路开关设备、建筑物及电力系统安全和控制所需的绪论设施。变电站的设计方案在满足正常供电和维护需求的同时，还应该便于以后的工程建设。并且，设计方案不仅仅要考虑到电力系统工作的稳定性，灵活性，还应当考虑到用地的范围，电能的损耗等等，以达到节约资金，节约能源的建设目标。
2 工程概况
本文设计的变电站是以某220kV 大型变电所为例，其连接着220kV 与110kV 两个电力系统，负责区域内的供电，是一座枢纽变电站，需要安装两台120MVA 的主变压器，其电压等级分别为220kV、110kV、10kV 三个电压等级，容量比为100/100/50，一次设计，两期完成。
3 电气主接线的设计原则
220kV电气主接电气主接线的设计主要依据国家制定的法规、标准、制度等基础上，结合工程实际，在保证调度检修灵活性、供电可靠性、各项规章制度满足要求的前提下，顾及检修、运行、日常维护的方便，最大程度的节约资金，因地制宜，争取电气系统设计的先进和可靠，坚持经济运行、方便适用、设计美观的原则。同时，主接线方式的设计应对今后变电站的扩建留有余地，为以后设备的增加做好铺垫。
3.1 考虑变电站在系统中的位置
变电站的作用和地位在电力系统中尤为重要，是电气主接线方式的决定性因素。由于变电站的作用和地位不尽相同，像枢纽变电站、企业用户变电站、分支变电站等不同的变电站，因此对主接线方式的灵活性、可靠性与经济性三个方面的要求也各不相同。
3.2考虑近期与远期的发展规模
变电站主接线方式的设计选择时，应充分考虑未来年电力负荷的增长、分而域及大小，同时根据电力发展的年、年规划的具体要求进行。由地一区网络情况的分布，一分析未来可能出现的运疗方式，从而商定圣接线方式中电源数及出线回路。
3.3 考虑负荷的重要性分级及出线回数
根据电力供电中断对经济、政治造成的损失以及影响程度情况进行分级，可分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷，造成的损失越大级别越高。对于一级负荷，要有两个单独电源提供电力输送，并且在一个电源发生故障时，所用负荷能够继续供电；对于二级负荷，也应有两个单独电源提供电力输送，且在一个电源发生故障时，大部分负荷能够继续供电；三级负荷则只需要一个电源。
3.4考虑是否有备用容量
为保证供电的可靠性，在电力系统发电、输送电、变电过程中的设备应有备用容量，以适应检修、停运、事故等情况下的应急要求，备用容量的有无将对主接线方式的设计产生影响，如：在设备检修时，变电器能否停运；在线路发生故障时，切除线路或变电器的数量等，都是影响主接线方式的主要因素。
4 220kV电气主接线设计
本次设计220kV 出线回路数最终5 回，本期2 回，其中线路（一）、（二）的最大输送容量为250000kVA，其余3 回线路每回的最大输送容量为180000kVA。该设计单元中，首先从候选方案中选出三种相对合理的方案，分别为：①单母线分段兼旁路断路器接线；②双母线带旁路接线；③一台半断路器接线。综合分析三种设计方案的利弊，见表1，经过分析和对比，发现方案①能够节约资金，方案②③相对稳定和灵活，根据工程实际建设的需求，方案②更加适合。
5 变电所短路电流的计算
当供电网出现短路状况，就将引起非常强的短路电流，这将造成电器设备因温度过高而受损，或因电动力影响而受损，并且将造成供电网中的电压大幅度下降，使电气设备不能正常运行，影响供电的稳定性。所以，设计时必须要计算短路电流，以避免短路所造成的影响。要正确选用电气设备以及元部件，应该以下列几项条件为基础：
（1）计算阻抗比系统阻抗要大得多。
（2）当计算高压电器中的短路电流时，仅要考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3 时才需计入电阻，通常仅计电抗而忽略电阻。
（3）短路电流计算公式或计算图表，以三相短路为计算条件，由于单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。通常可以分断三相短路电流的电器，一定可以分断单相短路电流或二相短路电流。根据原始资料数据，安装两台220/110/10kV，120MVA 的主变压器，容量比为100/100/50 等要求，查表选取SFPSZ7-1200/220 型变压器，阻抗电压（Ud%）：高中12.1，高低21.6，中低8.4，额定容量Se=120MVA，确定了基准容量Sj（MVA），基准电压Uj（kV），基准电流Ij（kA）与基准电抗X（Ω）亦可确定。
6 变电站防雷保护
为了避免变电站受到雷击，而引起大范围的停电情况，变电站的防雷保护措施必须相当的严密，这样才能够保证电力系统的正常运作，才能够保证正常的社会生产和人民生活。变电站要避免的雷击为下行雷，通常为以下两种形式：①为雷直击于变电站的电气设备上；②架空线路感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。所以，必须要采取有效措施，避免直击雷和雷电波对变电站进线及变压器造成破坏。
6.1 抵御直击雷的防护措施
抵御直击雷，保护电气设备的重要手段是安装避雷针。避雷针是保护建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它把雷电吸引到自己的身上，安全导入地中，来保护附近绝缘水平比它低的设备。
6.2 抵御侵入波的防护措施
抵御侵入波的重要手段是在进线上安装阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件是火花间隙和非线性电阻。现今，FS 系列阀置。FZ 系列阀型避雷器，可以保护中等及大容量变电站的电气设备。
6.3 变电站进线防护
变电站进线防护的重要手段是在近变电站的进线上加装避雷线，这样可以限制流经避雷器的雷电电流幅值。
7 结束语
枢纽变电站电气设计是一项系统性的工作，每一个环节都应该结合多方面的因素，进行全面分析，以保证供电质量。
论文作者:杨颖
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/7
标签：变电站论文; 接线论文; 电流论文; 负荷论文; 电气论文; 枢纽论文; 容量论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;