35 kV變電站電氣一次部分設計技術分析

覃予春

（廣西智鑫電力設計有限公司，廣西 南寧 530022）

1 引言

隨著我國經濟建設的高速發展，現代電網結構日趨復雜，電網容量不斷擴大，電網實時信息傳送量成倍增多，對電網運行的可靠性要求也越來越高，而電力系統對變電站又提出了減人增效的要求，這兩者之間的矛盾可以通過變電站自動化技術來解決。實際上，隨著計算機及通信技術的發展，信息采集、處理、傳輸均可通過計算機完成，變電站自動化系統就是以計算機和網絡通信技術為基礎，將微機保護、微機控制、微機遠動、微機自動裝置、微機故障錄波等分散的技術集成在一起，從而實現電網的現代化管理，并可以給運行、安全、設計、施工、檢修、維護、管理等諸多方面帶來直接或間接的經濟效益、社會效益。

本論文重點針對35 kV變電站的一次電氣設備部分中的部分問題進行深入的分析和探討，以期從中可以找到管理變電站電氣一次部分的模式與經驗方法，并以此和廣大同行分享。

2 35 kV變電站電氣一次部分總體設計概述

對于變電站、變電所的電氣一次部分的主接線，是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也稱為一次接線；它反映各設備的作用、連接方式和各回路間相互關系，從而構成發電廠或變電所電氣部分的主體。電氣主接線是保證出力、連續供電和電能質量的關鍵環節，它直接影響著配電裝置的布置、繼電保護的配置、自動裝置和控制方式的選擇，它必須滿足工作可靠、調度靈活、運行檢修方便且具有經濟性和發展的可能性等基本要求。

2.1 電氣主接線的基本要求

2.1.1 保證必要的供電可靠性和電能質量

安全可靠是電力生產的首要任務，停電不僅使發電廠造成損失，而且對國民經濟各部門帶來的損失將更嚴重，往往比少發電能的價值大幾十倍，至于導致人身傷亡、設備損壞、產品報廢、城市生活混亂等經濟損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。電壓、頻率和供電連續可靠是表征電能質量的基本指標，主接線應在各種運行方式下都能滿足這方面的要求。

2.1.2 具有一定的靈活性和方便性

主接線不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統故障或設備檢修及故障時，也能適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。

2.1.3 具有經濟性

在主接線設計時，在滿足供電可靠的基礎上，盡量使設備投資費和運行費最少，注意節約占地面積和搬遷費用，在可能和允許的條件下應采取一次設計，分期投資、投產，盡快發揮經濟效益。

2.1.4 具有發展和擴建的可能性

在設計主接線時應留有余地，不僅要考慮最終接線的實現，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。

2.2 設計步驟

電氣主接線的一般設計步驟如下：

（1）對設計依據和基礎資料進行綜合分析。

（2）選擇發電機臺數和容量，擬定可能采用的主接線形式。

（3）確定主變壓器的臺數和容量。

（4）廠用電源的引接。

（5）論證是否需要限制短路電流，并采取相應措施。

（6）對選出來的方案進行技術和經濟綜合比較，確定最佳主接線方案。

3 35 kV變電站電氣一次部分設計探討

3.1 變電站電氣一次主接線設計分析

3.1.1 主接線方案論證

主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高的設備盡量簡化電氣主接線；在滿足可靠性、靈活性要求的前提下力求經濟合理，滿足投資少、占地面積小和電能損失少的要求。

3.1.2 35 kV變電站一次電氣主接線設計

35 kV變電站電氣主接線，其主接線方案分析論述如下：

采用一臺半斷路器接線，當進出線回路數為六回及以上，配電裝置在系統中具有重要地位時，宜采用一臺半斷路器接線；進出線回路數少于六回，如能滿足系統穩定性和可靠性的要求時，也可采用雙母線接線。

在一臺半斷路器的接線中，電源線宜與負荷線配對成串，同名回路配置在不同串內。初期僅兩串時，同名回路宜分別接入不同側的母線，進出線應裝設隔離開關。當一臺半斷路器接線達三串及以上時，同名回路可接于同一側母線，進出線不宜裝設隔離開關。

這里結合實際35 kV變電站電氣設計工程為例進行分析，本工程一期、二期機組35 kV進出線回路數共7回，其中＃l、＃4發電機一變壓器組進線4回，35 kV終期出線3回，故35 kV電氣主接線采用一臺半斷路器接線，包括三個完整串和一個不完整串；為提高系統的可靠性，將同名元件接入不同側母線，進出線不裝設隔離開關。

3.2 一次電氣接線設計中應該注意的問題

根據國家對于變電站建設的相關規定要求，“容量為200 MW及以上的機組，應設置交流保安電源。交流保安電源宜采用自動快速啟動的柴油發電機組”，“每臺300 MW或600 MW機組宜設置一臺柴油發電機組。”“當機組采用計算機監控時，應設置交流不停電電源”。為此，對于本論文所討論的35 kV變電站，本工程交流保安電源和不停電電源設置如下：

（1）每臺機組設置一套快速起動的柴油發電機組作為事故保安電源。根據保安負荷計算，柴油發電機組容量為1 200 kW。

（2）每臺機組設置兩個保安段，機組保安負荷接于保安段，分別由柴油機引接。正常時由機組兩個不同的鍋爐工作段為保安段供電，事故時快速切換至柴油發電機組供電。

（3）兩臺柴油發電機組的保安PC之間設聯絡開關，當一臺機組的保安 MCC段失電時，同時起動兩套柴油發電機組，以提高起動成功率。

（4）柴油發電機組可以遠方或就地，手動或自動起動，負荷可按其重要性和投入時間分批投入。

（5）不停電電源系統設置：每臺機組設1套不停電電源裝置，向熱工控制儀表、調節裝置、DCS系統及其他自動裝置供電；輸出電壓220 V，容量100 kVA，單相50 Hz，兩臺機組設一套供脫硫控制系統用的UPS，容量40 kVA，單相50 Hz。

4 結束語

對于變電站電氣設備一次接線的設計，其接線設計的穩定性、可靠性在很大程度上將直接影響整個變電站電氣系統的工作安全性，因此對于本論文所討論的35 kV變電站電氣一次部分的設計，其設計方法與設計中應該注意的問題，對于更高電壓等級的變電站，如220 kV、500 kV甚至是目前大力發展的800 kV特高壓變電站電氣接線設計，都是具有一定借鑒和指導意義的，因此本論文對于35 kV變電站電氣系統接線所作的設計無論是在理論還是在實踐上均是具有推廣應用價值的。