在电力环境中，变电站起到的是媒介作用，是电厂与用户之间服务达成的保障。变电站作用显著，主要功能是分配电能，同时推动电能转换，借此满足用户需求。通过研究发现，变电站功能的实现需靠电气设备组合而成，借助技术手段将电气设备串联，便可以形成一个整体。变电站最终功效与电气设备性能息息相关，所以电气一次系统设计不容忽视。
1工程案例分析
某工业区，结合自身需求规划搭建220kV变电站。结合《设计技术规程》细则可知：220kV配电装置要结合出线的情况，如果出线恰巧是2回，此时可采用桥形形式；但如果最终出线大于2回，就应利用分段单母线接线。与此同时，配合双母线配电装置，将设备在路旁设置。
2电气主接线设计
2.1主接线设计原则
电气一次系统设计中，电气主接线设计占据核心内容，想获得理想设计效果，需明确这一部分的设计原则。电气主接线较为特别，设计原则有三个：首先是可靠性，这是最基础的原则，然后是经济性和灵活性。之所以要讲究可靠性，主要源于电力供应的需求，只有可靠性达标，电力安全方能保障。灵活性原则，特指现实工作中，需结合变电站实际完成主接线调度、检修及扩建操作，让工作有足够灵活性。 此外，还要追求经济性，在规划设计阶段，要控制住成本，减少主要投入，保障理想经济效益。
2.2主接线设计依据
选择变电站电气时，要有科学依据作支撑，一是变电站的地位；二是后期建设规模；三是实际的负荷大小。在建设期间，一级负荷应按操作规范配备两个独立电源，这样便可形成互助效应。当一个电源失效后，在互助效应保障下，一级负荷持续供电仍然可以实现。同样的道理，二级负荷供电也要有两个电源作为保障。而三级负荷则不需要，只需配备一个电源[1]。除此之外，主接线的设计还要将重要的备用容量大小参数作为参考，如果变电站配备了大于两台的变压器，一台停止运行后，在其余变压器作用下，依旧可以保证变电站半数以上的负荷，达到一级、二级负荷综合运用需求。
2.3主接线方式的选择
220kV电气设计中，主接线的选择最关键， 需综合考虑多重因素，尤其是中间变电站与终端的关联性。如何选择接线方式，要灵活依据变电站情况，参考接线设计等来确定。
2.3.1 桥形接线方式
形接线方式较为普通，实践环节中可操作性较强，优越性在于在连接期间对断路器的使用量控制程度低，应用在两台变压器环境中比较理想。采用这种连接方式，可以维持稳定的供电。但需要强调的是：该方法存在弊端，不确定因素较多，分为内外桥两种形式。结合实践发现，内桥接线故障可能性高，而外桥连接方式，故障概率会低一些，而且可以应用到性能较差的变压器上。综上可以看出，在220kV变电站当中，外桥连接的方式应用价值高。
2.3.2单母分段接线方式
除了桥形接线方式外，案例中还涉及到了单母分段接线方式。单母分段接线方式优势较强，利用的是断路器，在断路器保护机制下对母线进行分段，在这种模式中客户会被分为几段，在此基础上利用断路器实施科学的电源分隔，为优质供电服务消除隐患。实践环节中，采用这种方式，可规避单母线接线问题，一旦母线处发生了故障，其故障维修也比较简单，无需实施断电处理，只要单一修理故障母线就可以了，不会产生较大负面影响。此种方式的应用，可促使供电稳定，合理提升供电效率，在有效促使维护下，确保整个系统的稳定，给予用户高质量服务。研究发现，此种接线方式作用显著，对于单母线接线来说可起到改进与提升作用，对电力系统健康帮助很大。
3系统保护设计
3.1变压器瓦斯保护
在系统保护设计中，瓦斯保护必不可少，其保护的主要元件为继电器，需将保护装置安装在油箱和油枕间，借此保障系统稳定。变压器发生故障时，此时会减慢油箱产生的气体速度，由于油枕处在上方，当其下降到动作门槛时，就会发出警告信号（瓦斯动作）。发生严重故障时，周围温度飙升，会产生大量的气体，同时促使变压器内部压力升高，油速达到动作门槛时，将会全面启动重瓦斯保护，瞬时跳闸回路，以防事故扩大。
3.2过电流保护
现实应用中，后备保护效果积极，是为了防止外部故障、不确定因素诱发变压器绕组过电流。相间短路后备保护措施众多，一般会采用过电流保护以及阻抗保护等。其中过电流保护效果理想，使用频次较高。过电流保护动作后，在合理机制保障下，会跳开两侧断路器，借此保护主线路。保护启动电流的同时，结合最大负荷电流来科学调整保护参数，需要用到的公式为：。公式中,——可靠系统；——返回系数；——最大负荷电流。
3.3防雷保护
除了上述保护措施外，还要积极做好防雷保护。结合相关经验可知，变电所的雷电危害较严重，由于其地形崎岖，比较易受雷电袭击，所以防雷保护是电气一次系统设计的关键。变电所雷电危害不容忽视，主要有两个方面原因。首先是直接雷击，导致变电所范围内的建筑物、露天的设备等遭遇破坏，性能受损。强大的雷电冲击，引起机械力破坏。其次是雷电感应形成了高电压波，这股电压沿输电线路不但入侵，直到抵达变电所内，直接烧毁电气设备，出现严重绝缘击穿。所以对于直接雷击，需采用可靠保护手段，借助安装避雷针或科学预埋避雷线，对变电站全方位保护[2]。对于沿线路侵入的雷击，需配置避雷设施。从上述分析了解到，变电所防雷保护至关重要，具有以下特点：（1）实际保护阶段，针对直接雷击，需发挥避雷针的作用，采取以避雷针为主，其他措施为辅的策略。（2）与架空线路相连接，会威胁电气设备，存在许多潜藏风险。因此，需结合变电所情况，依托避雷器对过电压波防护。（3）为了突出防护效果，需注重电气一次设计，充分发挥变电所作用，强化其防雷设备的保护效果，在实际工作中，需确保变电所接地系统完整且良好。总而言之，防雷系统构建较为系统和全面，需考虑众多因素，结合变电所的实际，在考虑防雷效果的同时，还要兼顾其经济性。
结论：综上所述，基于电力需求增长，220kV变电站数量增多，电气一次系统设计标准提升，无论是主接线设计，还是系统保护设计，都要结合变电所的实际，只有这样，才能发挥设计功能，提供优质的电力服务。在具体的设计过程中，需注重220kV变压器接线，对其接线方式认真评估，最终进行科学处理，在此前提下，保证变电站稳定运行。
参考文献：
[1]何娜. 科右前旗220kV变电站建设电气一次系统设计[D].长春工业大学,2018.
[2]段毅. 包头滨河220kV变电站电气一次系统改造设计[D].长春工业大学,2017.
