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摘要：本文结合工程实例，针对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，详细地讨论了电力系统中变电站的一次设计要点。
关键词：变电站220kV；接线设计；电气计算
Abstract: This paper combining with the engineering example, according to the 220kV substation of the electricity load, discusses the process of a part of the electrical design of 220KV substation. Through to the transformer substation main wiring design, stations wiring design, main electrical equipment models and the parameters, operation modes are analyzed, discussed a design of substations in power system.
Key words: substation 220kV electrical wiring design; calculation;
中图分类号：TU2
0前言
随着城市建设的迅猛发展和人民生活的日益提高，城市用电负荷也在快速增长，对电力供应的需求以及对电力供应的可靠性和供电质量提出了更高的要求，近几年新建了许多电站，其中220kV变电站的建设发展迅速。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。
1、变电站设计
1.1设计原则
在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站的建设问题，建设城市变电站应当遵循的基本原则是:足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；结构紧凑，设备体积小，占地面积小；自动化程度高，通信误码率低，可靠性高。可靠灵活的主接线方式；主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。根据以上原则，选择220kV作为城市电源点，可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。因此，220kV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施，同时也将是今后城市电力系统发展的一个方向。
1.2电气主接线
电气主接线是变电站设计中的重要组成部分。在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。电气主接线设计的优劣直接会对电气系统的运行产生一定的影响，此外，其还会对变电站控制方式、自动装置、设备选择、配电装置的合理布置以及继电保护等产生重要影响。因此，主接线设计应该力求做到充分保障整个系统的灵活性以及可靠性，并且经济合理，使得所设计出来的东西充分适应各种各样的运行状态，且可以实现各运行方式间的顺利转换。
1.3电气设备选择
根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86 第1.1.2 条规定:应力求技术先进,安全适用,经济合理；应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展；应按当地环境条件校准；选择的导体品种不宜过多。
2、工程实例
某市原有220kV变电站容量为330MVA，无法满足2015年需要220kV变电站容量为470MVA。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，所以建设1座220kV变电站。
2.1 变电站主接线方案
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。
方案分析：：
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%。
2.2电气主接线及计算分析
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。
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）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。
2.3 电气计算
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。
①220kV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。
②220kV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。
③220kV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。
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。
2.4 电气设备的选择
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
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。
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。
3)导线截面选择及线路型式
该地区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。
3 总结
本文概述了220kV变电站一次电气部分设计的全过程,其中包括变电所总体分析、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择等，对实际变电所设计具有一定的指导借鉴意义。
参考资料：
[1]《南方电网公司110-500kV變电站标准设计》（2011年版）
关键词：变电站220kV；接线设计；电气计算
Abstract: This paper combining with the engineering example, according to the 220kV substation of the electricity load, discusses the process of a part of the electrical design of 220KV substation. Through to the transformer substation main wiring design, stations wiring design, main electrical equipment models and the parameters, operation modes are analyzed, discussed a design of substations in power system.
Key words: substation 220kV electrical wiring design; calculation;
中图分类号：TU2
0前言
随着城市建设的迅猛发展和人民生活的日益提高，城市用电负荷也在快速增长，对电力供应的需求以及对电力供应的可靠性和供电质量提出了更高的要求，近几年新建了许多电站，其中220kV变电站的建设发展迅速。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。
1、变电站设计
1.1设计原则
在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站的建设问题，建设城市变电站应当遵循的基本原则是:足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；结构紧凑，设备体积小，占地面积小；自动化程度高，通信误码率低，可靠性高。可靠灵活的主接线方式；主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。根据以上原则，选择220kV作为城市电源点，可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。因此，220kV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施，同时也将是今后城市电力系统发展的一个方向。
1.2电气主接线
电气主接线是变电站设计中的重要组成部分。在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。电气主接线设计的优劣直接会对电气系统的运行产生一定的影响，此外，其还会对变电站控制方式、自动装置、设备选择、配电装置的合理布置以及继电保护等产生重要影响。因此，主接线设计应该力求做到充分保障整个系统的灵活性以及可靠性，并且经济合理，使得所设计出来的东西充分适应各种各样的运行状态，且可以实现各运行方式间的顺利转换。
1.3电气设备选择
根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86 第1.1.2 条规定:应力求技术先进,安全适用,经济合理；应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展；应按当地环境条件校准；选择的导体品种不宜过多。
2、工程实例
某市原有220kV变电站容量为330MVA，无法满足2015年需要220kV变电站容量为470MVA。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，所以建设1座220kV变电站。
2.1 变电站主接线方案
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。
方案分析：：
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%。
2.2电气主接线及计算分析
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。
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）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。
2.3 电气计算
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。
①220kV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。
②220kV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。
③220kV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。
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。
2.4 电气设备的选择
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
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。
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。
3)导线截面选择及线路型式
该地区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。
3 总结
本文概述了220kV变电站一次电气部分设计的全过程,其中包括变电所总体分析、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择等，对实际变电所设计具有一定的指导借鉴意义。
参考资料：
[1]《南方电网公司110-500kV變电站标准设计》（2011年版）