關于變電站電氣設計方案的幾點探討

摘 要：隨著電力系統的不斷發展，人們對電力系統中各個組成部分都有了更高的要求，變電站在電力系統中有著非常重要的作用，因此在對變電站建設時要進行合理的設計，其中比較重要的是變電站的電氣設計。文章主要針對變電站電氣一次部分和二次部分的設計進行了分析，希望能使變電站電氣設計更加的合理。

關鍵詞：變電站；電氣設計方案；電氣一次部分；電氣二次部分

引言

隨著我國經濟技術的快速發展，電力事業的發展也非常的迅速，人們對電能的要求越來越高，用電負荷也在不斷的增長，致使出現供不應求的現象，因此對變電站的要求就越來越高。變電站主要分為兩種：發電廠變電站和電網變電站。其中電網變電站可以分為樞紐、配電、區域變電站，不同的變電站具有不同的作用，因此在變電站的建設過程中，要針對不同的變電站建造出最符合要求的電氣部分。特別是變電站的主接線是變電站電氣設計的主要部分，它確定變電站中變壓器、斷路器、線路、無功補償裝置等的連接形式，關系著整個電力變電站運行的可靠性和安全性，因此在設計時要特別注意。

1 變電站電氣設計的內容

變電站作為電力系統中的重要組成部分，它的設計包括兩部分：初步設計和施工設計。變電站的初步設計主要對設計方案的必要性、合理性、經濟性、先進性等進行設計；變電站的施工設計主要是對初步設計進行精細化設計。在對變電站進行具體的電氣設計時，主要分為電氣的一次設計和二次設計。一次設計主要包括電氣主接線、短路電流計算、電氣設備、配電裝置、過電壓保護等；二次設計主要包括測量儀表、操作回路、監視等的設計。

2 變電站一次部分的電氣設計

2.1 選擇合適的電氣主接線

為了保證變電站的供電可靠性，并具有良好的運行靈活性，一般都采用相對比較復雜的電氣主接線，這種電氣主接線能使供電更加可靠，但是卻存在一定的缺點，如操作復雜、檢修不便、接線方式復雜，并且投資也相對比較大。為了保證電氣主接線最大程度的發揮其作用，在對變電站的電氣設計時要根據電氣設備的特征、負荷的特性以及變壓器的負載率等來確定變電站的主接線方式。變電站高壓側主要有線路、變壓器組接線和內橋接線。其中線路和變壓器組接線相對比較簡單，并且接線清晰、占地面積也比較小，在其中一臺變壓器或者線路出現故障時，僅將這部分退出運行，在變壓器的低壓側進行負荷轉移，保證正常的負荷供電，同時對相鄰變電站的運行也沒有影響。內橋接線在終端變電站中運用最為常見，這種主接線形式中高壓側斷路器較少，在線路出現故障時，只需切斷故障線路上的斷路器，對其他線路沒有任何的影響，因此這種方法操作起來簡單方便，表1是電氣主接線的方案比較。

表1 是電氣主接線的方案比較

由此可以看出，方案1相對比較好。

2.2 短路電流的計算

在變電站系統中比較常見的故障是短路故障，這種故障的危害比較大，因此在選擇對主接線設計時，要對其短路電流進行計算，首先要設定好短路計算的條件，然后畫出它的等值電路，計算出短路電抗，再運用運算曲線來計算出不同時刻的短路電流。在進行計算時存在最大運行方式和最小運行方式。最大運行方式指的是雙回或者多回變壓器并列運行的方式，在這種方式下計算出的短路電流主要用于進行電氣設備的選擇和驗證；最小運行方式指的是變壓器單列運行的方式，這種方式下計算出的短路電流主要進行繼電保護保護動作整定值的校驗。

2.3 配置合適的電氣設備

在對電氣設備進行選擇時，要遵循一定的規則，通常額定電壓和電流的選擇以正常運行的情況為準，熱穩定性校驗和動穩定性校驗以短路條件為準。首先，在進行變電站變壓器的配置時，如果對環境要求比較高，可以選擇對周邊環境污染較少、噪聲相對比較小的自冷式的變電站變壓器；如果對成本的要求比較高，可以選擇冷風式的變電站變壓器。目前，常用的主變儲油柜是金屬波紋式的，高壓側采用的是固定的調壓方式，中壓和低壓側也應該根據現場的需求選擇最合適的方式。其次，在對變電站的斷路器進行配置時，斷路器的額定工作電壓要比線路的額定電壓小；斷路器的空開電磁脫扣器的整定電流不應該大于負荷的峰值電流；空開額定電流要比負荷的電流小。這樣在斷路器運行時，才能避開短路跳閘時電機的啟動電流。

2.4 布置合理的配電裝置

在對變電站的配電裝置進行布置時，要考慮到變電站的選址以及所在線路電壓等級的規模，一般分為屋內、屋外以及成套的配電裝置。110kV及以上的變電站配電裝置通常采用戶外的支持管型母線和GIS裝置，35kV及以下的變電站配電裝置通常采用戶內的開關柜作為配電裝置。還可以在其中的一組母線上配置斷口垂直單株柱隔離型的開關，另外一組母線上配置雙柱水平的單斷口旋轉式的隔離型開關，這樣可以減少縱向尺寸。配電裝置可以用來驗證主接線的合理性，因此，在布置配電裝置時，要安全可靠、靈活方便。

2.5 設計合理的過電壓保護和接地

在對變電站進行過電壓保護設計時，主要是進行防雷保護，可以在變電站安裝避雷針、避雷線、避雷器等來抵御雷電的侵襲。變壓器的中性點的接線方式有很多，對于中性點不接地或者經消弧線圈接地的變壓器，對保護裝置的要求不高，可以設置，也可以不設置，但是在雷電比較頻繁的地方可以安裝避雷器進行保護。在進行接地保護時，可以通過在接地網中安裝垂直接地極，其接地電阻應該小于一定的值，才能保證裝置的安全，否則，就要降阻。

3 變電站二次部分的電氣設計

變電站的電氣二次設計主要包括監控、測量、自動裝置、繼電保護、操縱和信號回路等部分。目前采用計算機監控的方式對變電站進行監控，實現“四遙”。特別是繼電保護是變電站二次設計中最重要的部分，它關系著整個電力系統的穩定運行，因此繼電保護的設計要滿足四個基本的要求，即選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。通過繼電保護以及計算機監控綜合提高變電站的自動化水平。

4 結束語

綜上可以看出，變電站電氣設計在變電站的建設中起著非常重要的作用，因此，在對變電站進行電氣設計時要遵從一定的原則，根據變電站的容量、周圍的環境、所需負荷的實際容量等設計出最適合的變電站，同時還要對電氣設計的方案進行不斷的優化，使其滿足變電站的供電的可靠性和靈活性。隨著自動化技術的不斷發展，變電站的電氣設計也應該更加趨向于自動化和智能化，是變電站能發揮最大的作用。

參考文獻

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[2]付明芝.關于110kV變電站電氣設計方案的探討[J].民營科技，2010（12）：42-42.

作者簡介：王萍（1978-），女，本科，工作單位：內蒙古電力勘測設計院有限責任公司，主要從事電氣設計研究。