某220kV变电站电气一次设计方案分析

某220kV变电站电气一次设计方案分析

某220kV变电站电气一次设计方案分析

摘 要：文章主要结合某工程实践，针对城市220kV变电站的用电负荷，论述220KV变电站一次部分电气设计的过程。通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式进行了分析，从理论上较为详细地阐述电力系统中变电站的一次设计要点。该变电站建设有助于缓解该地区变电容量不足的现状，同时可以满足城市经济不断发展的负荷需求。

关键词：变电站220kV接线设计电气计算

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划，220kV变电站的建设迅速发展。供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，220kV变电站设计是城网建设中较为关键的技术环节，如何设计220kV变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。本文就湛江廉江市220kV变电站的电气一次设计中的部分技术问题提出了一些设想，以供参考。

1 工程概况

廉江西部靠近广西地区，木材加工业不断发展，同时省级产业转移园位于廉江西部营仔工业园和横山工业园，承接佛山顺德的家电制造和加工业，负荷增长迅速。根据廉江220kV变电容量测算结果，2015年需要220kV变电容量470MVA，而已有的220kV变电站变电容量仅为330MVA，无法满足供电需求。并且已有220kV变电站110kV出线间隔较为紧张，难以再安排新的110kV出线间隔。为满足不断增长的电力需求，解决廉江西部供电问题，有必要建设1座220kV变电站。

2 变电站主接线

根据该地区实际情况提出两个方案进行对比，具体情况如下：

2.1方案一

本期形成3回出线，即解口已有220kV线路接入新建站，并在新建1回220kV线路到已有220kV站，具体如下图所示。

新建站本期接入220kV电网示意图（方案一）

2.2 方案二

本期形成2回出线，即解口已有220kV线路接入本站，具体如下图所示。

新建站本期接入220kV电网示意图（方案二）

2.3 方案对比

方案一：当#1变电站电源线故障时，将#1变电站负荷全部转到新建站～#2变电站线路上。新建和#1变电站远期最终主变容量可达到1080MVA，新建站～#2站线路截面为2×LGJ-400mm2，每回线路输送容量为543MVA，负荷转供比例为100%，失电比例为0%。

当220kV新建站～#2站一回线路故障时，将#1变电站负荷由另一侧电源供，新建变电站负荷由#2站另一回线路供，负荷转供比例为100%，失电比例为0%。

方案二：当#1变电站电源线故障时，新建站～#2站220kV线路为主供电源。线路截面为2×LGJ-400mm2，线路输送容量为543MVA，而两座变电站远期最终主变容量达到1080MVA，负荷转供比例为50.3%，失电比例为49.7%，不满足线路“N-1”校验。

当220kV新建站～#2站一回线路故障时，#1站由已有线路供电。线路截面为2×LGJ-400mm2，线路输送容量为543MVA，而新建站和#1站远期最终主变容量达到1080MVA，负荷转供比例为50.3%，失电比例为49.7%，不满足线路“N-1”校验。

综合考虑：方案一优于方案二，所以推荐方案一作为本工程系统接线方案。

3 电气主接线及计算分析

3.1 电气主接线

3.1.1 220kV出线

新建站首期220kV出线3回，即1回至220kV #1站，2至220kV #2站。

终期220kV出线6回。

3.1.2 220kV接线

220kV终期出线6回，采用双母线接线，设专用母联断路器；220kV本期出线3回，采用双母线接线，设专用母联断路器。

3.1.3中性点接地方式

220kV中性点：采用隔离开关直接接地方式，可灵活选择不接地或直接接地，

以满足系统不同的运行方式。

380/220V中性点：采用中性点直接接地方式。

3.2电气计算

3.2.1潮流计算

潮流计算水平年取项目投产年2015年，项目投产年按首期接入系统方案进行计算。主要考察新建站投产后正常方式及线路“N-1”方式下该区域220kV线路及主变的负载情况，对送电线路导线截面和变电设备进行校验。

（1）220kV新建站投产年（2015年），在丰大正常下该站所在区域系统潮流分布合理，线路、主变均未发现过载问题，各级母线电压水平也在合理范围。

（2）220kV新建站投产年（2015年），当#2站～新建一回220kV线路进行检修，该站所在区域系统潮流分布合理，线路、主变均未发现过载问题，各级母线电压水平也在合理范围。

（3）220kV新建站投产年（2015年），当#1站～新建站220kV线路进行检修，该站所在区域系统潮流分布合理，线路、主变均未发现过载问题，各级母线电压水平也在合理范围。

3.2.2 短路计算

短路计算水平年取2020年，运行方式按220kV系统环网运行，终期3台180MVA主变投入运行。

远景年（2020年）新建站220kV母线三相、单相短路电流＜50kA，满足导则的规定。

4 电气设备的选择

4.1 主变参数选择

本站主变压器选型为SFSZ11-180000/220，180MVA，180/180/60，YN，yn0，d11接线。额定电压220±106×1.5%/121/11kV，各侧短路阻抗Ud1-2=14%，Ud2-3=35%，Ud1-3=50%。

短路电流水平

从节短路计算结果可见，2020年新建站220kV母线短路电流＜50kA，满足导则的规定。

根据南方电网公司标准设计推荐并结合系统短路电流计算，各电压等级设备的短路开断电流选择标准如下：220kV设备的开断电流按50kA选择。

4.2 低压无功补偿配置选择

根据无功平衡计算结果，建议本站为每台主变配置5×8Mvar电容器，终期装设3×5×8低压电容器。按上述配置，本站投切单组电容器引起的电压波动为0.19%，低于国家标准（GB-12326-2000）规定的电压波动限值。

4.3 导线截面选择及线路型式

湛江地区220kV导线截面不低于2×400mm2，在电力负荷密度较大地区，以及500kV变电站出线段向大截面导线方向发展，采用2×630mm2导线。

根据新建及已有变电站的最终主变容量，远期可达到1080MVA。在环境温度40℃条件下，2×LGJ-400mm2截面导线每回线路输送容量为543MVA。在其中任意一回电源线路故障或检修停运情况下，其余两回线路可提供1086MVA的输送容量，能够满足新建及已有的供电需求。

本工程新建的220kV线路推荐采用2×400mm2截面导线。

5 结束语

综上所述，本文只是从理论上简单叙述了220KV变电站一次电气部分设计的全过程，以此同时，在实际设计中还应充分考虑各种不确定因素，如政府规划、周边居民、自然环境等对变电站设计的影响。

参考文献

[1]张宏阳.浅谈220kV变电站设计思路及实践[J]，2009.

[2]《南方电网公司110-500kV变电站标准设计》（2011年版）

[3]张玉军，韩文庆，杨旭方，周朝霖.200kV变电站典型设计综述[J].山东电力技术，2007.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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