探討變電站擴(kuò)建工程電氣設(shè)計(jì)

林煒濤

（廣州匯雋電力工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 511400）

探討變電站擴(kuò)建工程電氣設(shè)計(jì)

林煒濤

（廣州匯雋電力工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 511400）

變電站是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成環(huán)節(jié)。變電站的設(shè)計(jì)水平，直接關(guān)系到整個(gè)電氣化工程的質(zhì)量。本文針對(duì)變電站改建工程電氣設(shè)計(jì)原則，對(duì)設(shè)計(jì)、相關(guān)計(jì)算等進(jìn)行了探討。

變電站；設(shè)計(jì)原則；電氣設(shè)備

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)容量的不斷增加，流經(jīng)地網(wǎng)的入地短路電流也愈來(lái)愈大，因此要確保人身和設(shè)備的安全，提高電網(wǎng)供電能力，則有必要對(duì)一些變電站進(jìn)行改建、擴(kuò)建，以提升電網(wǎng)的可靠性。在已有變電站進(jìn)行的改建、擴(kuò)建涉及變電站的一期或前期工程，電氣主接線及電氣總平面布置與已建工程關(guān)聯(lián)更為密切，一般情況下應(yīng)維持變電站現(xiàn)有的接線形式及布置形式，以減少改造工程的工作量。

1 設(shè)計(jì)原則

變電站主接線的選擇是根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、地理位置、電壓等級(jí)、站內(nèi)變壓器臺(tái)數(shù)及容量和進(jìn)出線等各種條件綜合優(yōu)化決定的。城市電網(wǎng)的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地緊張，因此城網(wǎng)變電站接線除了滿足安全可靠性外，還必須盡量簡(jiǎn)單化。在確定間隔位置時(shí)要求做到間隔不調(diào)整或少調(diào)整、線路不交叉或盡量少交叉的原則，以確保工程量為最少。

（1）系統(tǒng)一次專業(yè)根據(jù)本次間隔接入系統(tǒng)的要求，來(lái)確定本次新增間隔的接入位置，當(dāng)接線為一臺(tái)半斷路器接線時(shí)需考慮到同名回路應(yīng)布置在不同的串上，以免當(dāng)一串的中問(wèn)斷路器故障或檢修時(shí)，同時(shí)串中另一側(cè)回路故障時(shí)，使該串中兩個(gè)同名回路同時(shí)斷開(kāi)；對(duì)特別重要的同名回路，可考慮分別交替接入不同側(cè)母線即“交替布置”。

（2）線路專業(yè)根據(jù)變電站內(nèi)問(wèn)隔排列位置、線路路徑來(lái)確定本次新增問(wèn)隔的具體位置，如遄雙回路架空出線時(shí)，可以順序布置，以避免線路交叉跨越。

（3）綜合上述原則確定問(wèn)膈位簧，然后將電氣主接線圖及總平面布置圖完善后提供給各專業(yè)，系統(tǒng)一次專業(yè)據(jù)此核算出新增間隔的線路最大負(fù)荷、母線穿越功率、變電站內(nèi)系統(tǒng)阻抗，由此來(lái)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算、設(shè)備選擇及校驗(yàn)。

2 相關(guān)計(jì)算

根據(jù)線路最大負(fù)荷S（MVA）來(lái)計(jì)算新增間隔的電氣設(shè)備的額定電流Ig（A），具體計(jì)算公式為：Ig＝［S÷（1.73×Ue）］×1 000；Ue：額定電壓（kV）。

根據(jù)母線穿越功率s（MVA）來(lái)計(jì)算母線所需的載流量Ig（A），具體計(jì)算公式為：Ig'＝［S'÷（1.73×Ue）］×1 000；Ue：額定電壓（kV）。

根據(jù)變電站內(nèi)系統(tǒng)阻抗x來(lái)計(jì)算短路電流Id，短路電流計(jì)算包括：三相短路電流、單相短路電流、兩相接地短路電流。計(jì)算結(jié)果取三個(gè)值中最大值作為最終結(jié)果值Id，由Id可計(jì)算出沖擊電流ich。

通過(guò)上述計(jì)算就可以進(jìn)行本期新增間隔的電氣設(shè)備的選擇及原有母線、電氣設(shè)備的校驗(yàn)。

3 新增電氣設(shè)備的選擇

3.1 斷路器

設(shè)備額定電流＞Ig；設(shè)備額定開(kāi)斷電流＞Id；設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定電流＞ich。

3.2 隔離開(kāi)關(guān)

設(shè)備額定電流＞Ig；設(shè)備熱穩(wěn)定電流＞Id；設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定電流＞ich。

3.3 電流互感器

設(shè)備熱穩(wěn)定電流＞Id；設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定電流＞ich。

在選擇電流互感器時(shí)要注意：若接線是一臺(tái)半斷路器接線，在完善串的改造中，本期工程新增設(shè)的邊斷路器（選用罐式斷路器）的內(nèi)附電流互感器或外加式電流互感器（選用瓷柱式斷路器）的一次電流比值必須與本串的中斷路器（選用罐式斷路器）的內(nèi)附電流互感器或外加式電流互感器（選用瓷柱式斷路器）比值相同。

3.4 原有母線、電氣設(shè)備的校驗(yàn)

（1）母線按照母線載流量＞Ig進(jìn)行校驗(yàn)，不滿足要求時(shí)更換母線。

（2）電氣設(shè)備按照設(shè)備額定開(kāi)斷電流＞Id，設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定電流＞ich進(jìn)行校驗(yàn)，不滿足要求時(shí)更換設(shè)備。

3.5 母聯(lián)間隔電氣設(shè)備的校核

設(shè)備額定電流＞Ig；設(shè)備額定開(kāi)斷電流＞ld；設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定電流＞ich。

若母聯(lián)間隔電氣設(shè)備額定電流＜Ig時(shí)，可按同一電壓等級(jí)的所有出線中最大一回出線的線路負(fù)荷計(jì)算的額定電流Ig''來(lái)校驗(yàn)，設(shè)備額定電流＞Ig''即可，通常情況下Ig＞Ig''。

3.6 新增電氣設(shè)備型號(hào)的確定

一般情況下電氣設(shè)備型號(hào)與一期或前期工程選用同一型號(hào)，并要注意同類設(shè)備的運(yùn)行情況是否滿足現(xiàn)階段的要求，如有特殊要求或一期/前期工程所選用的電氣設(shè)備屬淘汰產(chǎn)品時(shí)可選用其它設(shè)備或新型設(shè)備。

4 防雷接地設(shè)計(jì)

防雷措施按新增場(chǎng)地的防雷保護(hù)是否在原有防雷保護(hù)范圍內(nèi)來(lái)確定需不需要新增防雷措施；新增場(chǎng)地的主接地網(wǎng)需與原有變電站內(nèi)的主接地網(wǎng)兩點(diǎn)以上可靠連接，施工完畢后再實(shí)測(cè)接地電阻值，接地電阻值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)計(jì)算要求，如果超出允許值，應(yīng)采取必要降阻措施；若是原有站址上的改建、擴(kuò)建工程，防雷部分在一期工程中一般情況下已經(jīng)實(shí)施，但還是需要校驗(yàn)是否滿足要求，不滿足時(shí)再新增防雷措施。

5 工作接地設(shè)計(jì)

變電所的工作接地主要指主變壓器中性點(diǎn)和站用變低壓側(cè)中性點(diǎn)的接地。

（1）對(duì)于主變壓器，為防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)孤立不接地系統(tǒng)并產(chǎn)生較高的工頻過(guò)電壓的異常運(yùn)行工況，根據(jù)《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中17.7、17.9條規(guī)定要求，110～220 kV變壓器中性點(diǎn)應(yīng)有兩根與主接地網(wǎng)不同地點(diǎn)連接的接地引下線，主變中性點(diǎn)應(yīng)加裝間隙并聯(lián)氧化鋅避雷器進(jìn)行保護(hù)。且當(dāng)主變中性點(diǎn)絕緣的沖擊耐受電壓≤185 kV時(shí)，還應(yīng)在間隙旁并聯(lián)金屬氧化物避雷器，間隙距離及避雷器參數(shù)配合要進(jìn)行校核。

（2）變電所站用變通常選用△/yn，d11接線組別的變壓器，為保證站用變低壓出線漏電保護(hù)能正確動(dòng)作，從而避免設(shè)備漏電對(duì)人身造成傷害，因此站用變低壓系統(tǒng)的接地系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合站用變低壓側(cè)出線斷路器漏電保護(hù)原理進(jìn)行選擇，由于目前站用變低壓側(cè)出線通常采用帶四極漏電保護(hù)的斷路器，即漏電保護(hù)動(dòng)作電流取三相火線和中性線（零）線產(chǎn)生的不平衡電流，為此低壓接地系統(tǒng)中性線和保護(hù)線應(yīng)分開(kāi)，故站用變低壓接地只可采用TN－S、TT系統(tǒng)。

6 資料及會(huì)簽圖紙

專業(yè)間互提資料時(shí)，電氣一次提供給外專業(yè)的電氣主接線圖及電氣總平面布置圖必須是與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相吻合并結(jié)合本期工程更新后的圖。

若接線是一臺(tái)半斷路器接線時(shí)，主接線圖中要將本期改建、擴(kuò)建工程中需要完善串的全部電氣設(shè)備（特別是斷路器及電流互感器）的參數(shù)標(biāo)注在電氣主接線圖上，以便各個(gè)專業(yè)進(jìn)行核對(duì)會(huì)簽。會(huì)簽線路專業(yè)的圖紙時(shí)要注意其出線間隔的排列及出線相序與本專業(yè)是否是一致的。

設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)估施工中有可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，盡量?降低并提出安全措施，在有可能造成停電的改建、擴(kuò)建工程中，要提出合理化的施工建議以減少停電損失。

7 結(jié)束語(yǔ)

提高電網(wǎng)的供電可靠性，變電站起著十分重要的作用，在進(jìn)行變電站改建、擴(kuò)建工程的電氣一次設(shè)計(jì)時(shí)，要求掌握好其設(shè)計(jì)基本思路及原則：與前期工程的良好銜接、現(xiàn)場(chǎng)收集資料到位、減少變電站停電時(shí)間、預(yù)估并降低設(shè)計(jì)及施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)秉承改造工程量少、節(jié)約投資、設(shè)計(jì)及施工安全風(fēng)險(xiǎn)小的原則，以使工程順利、安全、高效的投入運(yùn)行。

1 謝立群.110 kV佛山石洲變電站擴(kuò)建工程可行性研究［J］.電工技術(shù)，2007（12）

2 蘇 曉.500 kV變電站擴(kuò)建改造二次接線注意事項(xiàng)及措施［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（03）

3 周曉萱.某國(guó)際機(jī)場(chǎng)專用變電站設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐［J］.山西建筑，2010（27）

4 陳昌振、單 沅、陳偉標(biāo).戶外型220 kV變電站設(shè)計(jì)方案優(yōu)化［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，2006（04）

The Exploration of Electrical Design of Substation Expansion Project

Lin Weitao

The substation is an important component of the electrical system. The design level of substation is directly related to the quality of the electrification project. This article discusses the electrical design principles, design and related calculations of substation conversion work.

substation; design principle; electrical equipment

TM63

A

1000－8136（2011）03－0020－02