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摘要：我国智能、坚强公共电网建设成绩斐然，在电网中220kV变电站规模、数量不断扩大，并对其电气主接线设计提出了更高的要求。220kV变电站是电力系统的重要组成部分，其电气主接线设计方案关系着220kV变电站的稳定性和可靠性。介绍了电气主接线设计原则与220kV变电站电气主接线结构，分析了电气主接线设计依据与步骤，为电网保证供电稳定性、可靠性和电能质量提供了参考。
关键词：220kV变电站；电气主接线；设计步骤
1电气主接线设计原则
1.1可靠性原则
电力系统建设的核心即供电可靠性，保证供电质量可以满足生产生活需求。因此在对变电站电气主接线设计分析时，必须要遵循可靠性原则，即在检修断路器时，不能对系统整体供电质量产生影响；检修断路器与母线故障时，要尽量减少系统停运的时间，和停运回路数，且要求能够满足一级负荷和大部分二级负荷的供电。另外，还要最大程度上来避免变电所出现全部停运的情况。
1.2经济性原则
除了要保证电力系统供电可靠性外，还需要从经济性角度进行分析，减少成本的投入，尽量降低主接线复杂程度，对于隔离开关、节约断路器、避雷器等一次设备来说，要降低控制保护的复杂度，采购不影响系统运行且成本较低的二次设备与控制电缆。同时，还要对短路电流进行有效控制，所选电气设备与轻型电器价格均要合理，且要对终端配备简单电器。另外，电气主接线设计方案要为配电装置的设置提供方便，控制设备占地面积，减少用地、导线、绝缘子以及安全成本的投入。对于部分处于特殊地区的变电站，供电系统应选择用三相变压器，尽量以简单形式布置。基于经济性原则对电气设备和变压器进行选择，并设计其容量与数量，可以有效避免两次变压情况，减少系统运行电能损失产生的费用。
1.3灵活性原则
电气主接线设计应确保其在调度、检修以及扩建等阶段均具有较高的灵活性。调度时能够灵活操作，对某些变压器或线路进行切除处理，根据需求调配电源与负荷，确保系统可以在事故运行方式、特殊运行方式以及检修方式状态下的调度需求。检修时则可以根据实际情况对断路器进行停运处理，对母线和继电保护设备进行安全检修，避免进行检修作业时，对整个电网运行以及用户供电产生影响。扩建时应可以顺利从初期过渡到最终接线，且在扩建阶段，将一次与二次设备装置改造程度降到最低。
2220kV变电站与电气主接线
220kV变电站主要是用于调节和转变电压，保证各级电压有序运转；220kV变电站承担着电流流向操作、电配送、电压转变等作用，具有中继、控制、维稳等主要功能。
220kV变电站在电网中作用很大，且分布广泛，在进行电气主接线设计时，需要考虑很多因素，包括电压等级、母线的形式、进线与出线的数量、电气设备的选型（变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等）、防雷措施以及备用电源等。
同时，电气主接线设计必须满足可靠性、经济型、灵活性和安全性。安全可靠是供电系统的首要任务，连续可靠供电是表征电能质量的基本指标；还有保证灵活性和方便性，主要是考虑到供电设备维护与检修时，便于灵活停送电；电气主接线设计还要满足一定的经济性，以可靠供电为基础，做到一次性完整、周全的设计，避免二次分期施工。
3变电站电气主接线设计要点
3.1系统设计规划
想要保证变电站电气主接线设计的有效性，必须要以社会经济发展以及行业发展规划为基础，从整个电力系统需求出发，来确定设计方向与目标，建立整体框架。同时遵循安全性、经济性与灵活性原则，采取高新技术，配置合理的电气设备，提高电力系统供电可靠性。其中，在对电源布局进行设计时，需要以市场导向为根本，结合资源优化要求，从节约与发电两个方面同时出发，在发展的同时降低对环境的影响，进一步提高电力发展质量，并对的电源结构和机组结构进行优化，确定电厂接入系统方式、出线电压等级与网络。
3.2主接线选择
根据专业标准，综合分析实际情况，选择最为合适的接线形式，一般220kV变电站可以选择单母线分段式或者双母线形式；110kV同样也可以选择单母线分段或者双母线形式，并且对于具有重要负荷的线路，还可以选择用带旁路形式。而10kV则主要选择用单母线分段形式。另外，按照电压等级进行划分，变电站电气主接线形式的选择，220kV为单母线分段接线形式；110kV为双母线接线形式；10kV为单母线分段形式。
3.3变压器选择
220kV变电站电气主接线设计应选择合适的变压器，首先，变压器选择时，确定合适的相数，220kV变电站电气主接线设计主要采用三相；其次，确定冷却和调压方式，结合220kV变电站实际情况确定不同冷却方式，选择有载调压；最后，确定绕组数，220kV变电站可选择双绕组变压器，采用“YN”类型，确定绕组接线组别。220kV变电站电气主接线设计时，在以下条件下，应设置两台以上的变压器：其一，特定负荷较大的区域，如外露的电气设备、电源系统不接地、共用变压器等；其二，季节性负荷变化较大的电网线路；其三，二级负荷或者一级负荷较大的母线，从而确保220kV变电站的稳定性和安全性。
3.4断路器选择
高压断路器是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧性。在220kV变电站电气主接线设计中，要充分考虑断路器重要参数设置，包括断路器额定电压应该大于所在电网的额定电压，其额定电流应该大于或等于其持续工作电流；额定关合电流要不小于短路冲击电流；分合闸时间，特别是分闸时间不宜大于0.04s等。选择一款高压断路器需要做动稳定校验和热稳定校验后，才能确定其是否合格。选择断路器还应注意以下几点：其一，断路器的结构和体积应符合220kV变电站电气主接线设计要求；其二，选择的断路器应具有良好的绝缘性；其三，选择高质量的断路器，确保其可长时间经受短路电流和负荷电流。根据220kV变电站电气主接线设计要求和运行实际情况，通常情况下可选择LW30-126断路器或者126kV六氟化硫断路器。
3.5无功补偿设计
控制系统无功功率平衡是提高电压质量的重要措施，对于变电站电力系统来说，自然无功负荷一般均会大于原有无功电源，为保证系统正常供电，需要采取无功补偿措施处理。通过有效的无功补偿和电压控制，来提高电力系统运行稳定性和可靠性，为电气主接线设计的要点。正常运行状态下，电力系统突然失去一台最大容量无功补偿设备，或者一台最大容量发电机，系统内设置的无功备用设备与配电方式，均可以满足系统稳定供电需求，减少电压崩溃问题的发生。
3.6短路电流
220kV变电站运行过程中，受到某些因素的影响，往往会发生一些运行故障，如电流短路，其主要是由于异常相对地面、或者不同类型异常相之间发生短暂连接，其严重影响220kV变电站的安全、稳定运行。在计算220kV变电站短路电流时，优化主接线设计形式，确保在最大短路电流条件下，选择正常接线方式。
结语
随着电力系统的快速发展，220kV变电站在整个电网中发挥非常关键的作用。220kV变电站电气主接线设计涉及多项技术规范和标准，要综合考虑变电站内关键设备、电网检修、周边环境等多方面内容，以实现最大的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]岳诗洋.220kV备用电源自动投入装置在500kV国安变电站的应用分析[D].华南理工大学，2015.
[2]潘勇.辽宁铁岭三家子66kV智能变电站设计[D].华北电力大学，2015.