220kV变电站电气一次主接线设计研究

王伟

（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆 石河子 832000）

0 引言

变电站是连接电厂和用户的重要桥梁，在两者之间以当媒介作用。变电站的主要作用是对电力能源进行分配和变换，从而达到用户对电力能源的使用需求。变电站是由各种具有不同功能的电器设备组成的[1-3]，按照不同的技术要求，对这些电器设备进行连接，从而使其成为一个成整体并作为整体来运行，从而实现变电站变换和分配电力能源的这一功能。电气一次主接线就是通过连接线，将高压电器与各个电器设备进行有效连接并使其发挥作用的一种接线方发法。目前，电气一次主接线已发展为变电站中的重要电气装置，其主要作用是对高压和强电流进行有效的传输。

1 电气一次主接线设计的主要原则和要求

作为变电站中最重要的组成部分之一，对电气一次主接线的设计，将会对变电站的正常运行以及功能的发挥，起到非常重要的影响。主接线在电力系统中具有特殊的作用，是电力系统中必不可少的重要组成部分承接着高压和强电流的重要传输职能。对主接线的设计，由于需要将变电站中的所有电器设备连接起来，在这一过程中，对电器设备的选择以及配电装置，都具有严格的要求，必须要满足这些要求，才能够保证主接线能够在变电站中发挥正常的功能，对高压和强电流进行有效传输。良好的电气一次主接线设计，不仅能够满足变电站运行过程中对高压和强电流的传输提出的要求，还能够在连接变电站中的各路电器设备后，保证电器设备的稳定运行，同时对电力系统运行的安全性及可靠性，也能够做出有效的保障。

随着我国对电力事业建设力度的不断提高，对电气一次主接线的设计也做出了相关的规定和要求。因此，在电气一次主接线设计过程中，其最基本原则就是要以国家的相关政策和方针作为设计指标，同时对能够影响主接线设计的全部因素进行综合、全面的考虑和分析，从而有效保证变电站的安全及可靠运行，保证为用户提供安全、稳定、优质的电力服务[3-4]。

在电气一次主接线设计过程中，其最基本的原则就是以设计任务书作为指导原则。同时以国家政策为指导方针，全面、综合的考虑和分析所有影响因素，以保证安全、可靠的供电服务作为设计前提，结合实际的经济、政治等方面的因素不，对电气一次主接线进行科学的设计。此外，在设计过程中，还要充分考虑方便使用和方便维修这两方面的因素，从而达到为用户更好的提供电力服务的目的。

2 电气一次主接线的基本接线方式

在电气一次主接线设计过程中，了解和分析主接线的基本接线方式，对科学合理的制定主接线设计方案，提高主接线设计方案在实际应用过程中的可实施性，对变电站主接线建设，具有积极的作用。还能够有效提高变电站的性能，甚至推动变电站不断发展和进步，为提高我国的供电服务水平发挥积极的作用。

目前，在我国的变电站建设过程中，对主接线的几种基本接线方式应用都较为广泛，因此这些基本的接线方式，也是日常生活中常见的接线方式。在主接线的设计和实施过程中，主要是以电源和出线为主，以主接线作为媒介实现对电力能源的分配和汇集。在这一过程中，主接线具有非常重要的分配功能，是确保用户能够得到高质量、安全、稳定、可靠的电力服务的关键因素。而在这一过程中，选择与变电站建设环境及条件相适合的接线方式进行主接线建设，具有非常重要的影响。因此，在进行电气一次主接线设计之前，必须要对主接线的基本接线方式进行充分的了解和分析。下面几种接线方式，就是主接线的基本接线方式。

2.1 单母线接线

在主接线的几种基本接线方式中，单母线接线这种方式是一种较为简单的接线方式，适用于只有一台主变压器的变电站。在这种变电站环境下使用单母线接线方式进行主接线建设，能够充分发挥出单母线接线简单清晰、设备少、操作方便等方面的优势，从而有效保证变电站的正常运行，充分发挥出对电力能源的分配和汇集职能。但需要注意的是，使用单母线接线方式，会存在不够灵活可靠的问题。在单母线接线环境下，任意一个元件发生故障后，在进行维修时都需要将整个配电装置进行停电，才能够进一步进行维修。这就导致对广大用户的供电服务质量受到严重的影响，使用户在使用电力能源过程中，电力能源的稳定性和可靠性无法得到有效的保障。因此，受到这一因素的严重制约，目前在变电站建设过程中，为有效保证供电服务的质量，保证广大用户能够使用更加安全、稳定、可靠的优质电力能源，所以对单母线接线这一主接线方式应用较少[5]。

2.2 单母分段

单母分段这种接线方式，主要是利用断路器对母线进行分段，将客户分为几个节段，由断路器分隔电源对客户提供供电服务。这种接经方式有效的避免了单母线接线方式带来的各种弊端，即将某一处母线发生故障时，不需要对整个供电装置进行停电设置，只需要将发生故障的这一段母线隔进行检修即可，对其他段的母线不会产生影响。在这种情况下，不仅有效的提高了供电效率，同时还显著的提高了供电的可靠性和稳定性，使用户能够得到更加优质的电力服务。这种接线方式相对于单母线接线式来说，做出了较为显著的改进，也是电力建设过程中的重要进步，对我国的电力发展建设具有较为重要的意义。

2.3 双母线接线

所谓双母线接线，顾名思义，这种接线方式拥有两组母线。这种接线方式在实际应用过程中，在一定程度上可以将两组母线相互使用，从而有效保证变电站的正常运行，为用户提供稳定、可靠的供电服务。使用双母线接线方式进行主接线建设，需要在电源和出线的位置，各配备一台断路器，同时还要配备母线控制开关，对其进行有效的控制。

双母线接线方式的优点是使用较为方便，而且便于维修。在维修时，克服了单母线接线方式的缺点，由于两组母线能够相互使用，因此在维修一组母线时，可以应用另一组母线来保证变电站的正常运行，保证用户能够正常使用电力能源。因此，双母线接线方式在维修过程中，对用户的影响较小，能够有效保证为用户提供连续供电服务。但这种接线方式的缺点也非常明显，就是在进行检查维修的过程中，必须要在检查维修的地方进行相应的保险操作，避免在检修过程中造成断电。由于这一缺陷的限制，导致双母线接线方式在220KV变电站的主接线建设过程中，应用较少，不太广泛[6-8]。

2.4 一个半断路（3/2）接线

一个半断路（3/2）接线方式主要是由两个元件在三台断路器上进行母线连接的一种接线方式，这种接线方式是在单母分段和双母线连接方式的基础上进行改革创新后实现的一种新型接线方式。使用这种接线方式，需要使用两个母线进行连接。这种接线方式的优点是具有较为可靠的供电保障，同时运行较为灵活。

一个半断路（3/2）接线方式也拥有方便检修的优势，由于具有两条母线，在检修过程中，不分影响变电站的正常运行，因此不断导致停电，有效保证了为用户提供连续的供电服务。但这种接线方式也有缺点，就是使用的设备过程中，需要较大的占地面积，还使二次回路的复杂性进一步提升，受到这些因素的影响，使一个半断路（3/2）接线方式的应用范围受到了一定的限制，只适用于超高压电网，在220KV高压中也可以进行应用。

2.5 桥形接线

桥形接线方式的优点是在主接线的几种基本接线方式中，对断路器的使用量最少，因此这种接线方式一种适用于只有两台变压器和两条输电线路的变电站。需要注意的是，桥形接线分为内桥和外桥接线两种形式，其中内桥接线方式适合输电线路较长，而且经常会出现故障的装置中，而外桥接线则适用于输电线路种较短，同时变压器的性能较差的情况。因此，在220KV系统中，可以使用外桥接线方式。

2.6 角形接线

角形接线是一种环形或角形的接线方式，这种接线方式是通过对各个断路器采用不同的连接方式而形成的。角形接线方式的优点是，在进行检修时，能够有效缩短开环时间，同时还能够保证角形接线的正常及可靠运行。这是因为为了保证角形接线的优势，一般只选用3或5个角形装置，从而对全运行情况进行有效的控制，保证变电站的正常运行，为用户提供优质、可靠的供电服务。

角形接线方式一般对于回路较少的变电站较为适用，而且应用角形接线方式，能够一次解决变电站的主接线问题，不需要再进行配电装置扩建，极大的节省了变电站建设成本、劳动量以及建设时间，也正是因角形接线方式具有这一特征，因此在220KV中，也可以使用角形接线方式。

2.7 单元接线

单元接线在220KV变电站中应用较少，其特点与单母线接线方式相似，只能应用于一台变压器，而且在检查维修过程中，同样需要对整个回路进行断电之后，才能够进行检查维修工作。正是因为有着这一明显的缺陷，因此在220KV变电站中，逐渐被其他更为完善的主接线方式所取代，目前这种接线方式基本已不再被应用。

主接线的几种不同的基本接线方式各有特色，不同的接线方式有着不同的优势和缺陷，在电气一次主接线设计以及实施过程中，必须要对各种接线方式具有充分的了解，从而科学、合理的在设计过程中选择最适合的接线方式，对220KV变压器的接线方式进行科学合理的处理，从而有效提高变电站的运行性能，为用户提供优质、稳定、可靠的电力服务。

3 电气一次主接线的设计步骤

要了解电气一次主接线的设计步骤，首先要对主接线的原始资料进行充分的了解和分析，例如变电站容量、环境、相关设备的具体情况等等，都必须要进行实际考察，再结合经济性、可行性以及选择性等方面的因素，进行综合考虑和分析，从而对电气一次主接线进行科学设计。

其次，必须要按照主接线设计的原则和要求对其进行设计，同时还要制定出主接线设计的初步概念。

再次，需要结合实际情况对电气一次主接线的设计方案进行科学筛选，选择出最适合的设计方案。在分析原始资料后，往往会设计出多个电气一次主接线设计方案，但这些方案中也常常会存在各种各样的问题，不是所有方案都适合实际的变电站建设情况，因此必须要进行科学合理的选择。

然后，在选择出设计方案后，需要对短路电流进行计算，从而有效减小适中电流对变压器造成的损害。通过对短路电流的计算，也能够帮助设计人员进一步选择出最适合的设计方案。

第五，要科学选择高压电器设备。主接线就是连高压电器与其他电器设备的重要连接设备，在选择高压电器设备的过程中，除了要保证高压电器设备的质量外，还要结合设计方案的具体要求，选择最适合的高压电器设备，从而使主接线达到事半功倍的效果。

最后，要绘制出电气一次主接线设计图，然后按照设计图的相关要求，进行主接线建设。

充分了解和分析电气一次主接线的设计步骤，能够更好的落实主接线建设，从而有效保证变电站的正常运行，还能够提高变电站的性能，为用户提供更好的电力服务，满足用户不断增长的用电需求。

4 结论

随着我国市场经济体制的不断完善，我国的经济水平再一次得到大幅度的提高，生产力得到极大发展。而社会经济的快速发展，各种经济建设活动的大幅度增加，对电力能源提出了更高的要求。现如今，我国的电力建设已成为当前我国社会经济建设过程中最主要的内容之一。如果为社会经济发展建设以及人们的日常生活，提供充足、稳定、安全、可靠的电力能源和优质的电力服务，更是成为社会大众广泛关注的重要社会问题。在这种情况下，深入了解和探究220KV变电站的电气一次主接线设计问题，对提高我国的变电站性能，优化电力系统，具有积极的作用，也是我国电力建设的重要内容之一，对推动我国的电力事业发展建设，具有极为深远的意义。