芻議電氣自動化變電所設計

湛澤榮

摘要：電氣自動化成為了變電所發展的必然趨勢，著重探討電氣自動化變電所設計問題，總結設計要點，切實做好電氣自動化變電所的設計工作。

關鍵詞：設計程序；電氣；主接線設計

前言

隨著人們對電力需求不斷增加，輸電要求也不斷嚴格，變電所作為輸電變電的重要場所，對輸電過程起到了至關重要的作用。現階段的變電所設計逐漸向電氣自動化方向發展，故而要做好電氣自動化變電所的相關設計工作。

在設計的過程中，有許多的設計要點需要把握。以變電所為切入點，通過對電氣自動化變電所的相關介紹，提出其設計要點，切實完善好電氣自動化變電所的設計。

1 電氣主接線的設計程序

1.1 對原始資料進行分析，具體內容如下：

（1）本工程情況：主要包括：變電所類型、設計規劃容量、變壓器容量及臺數、運行方式等。

（2）電力系統情況：電力系統近期及遠景發展規劃；變電所在電力系統中的位置和作用。

（3）負荷情況：負荷的性質及地理位置、電壓等級、出線回路數及輸送容量等。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設計時應該認真地辯證地分析。因為負荷的發展和增長速度受政治、經濟、工業水平和自然條件等方面影響。

（4）環境條件：當地的氣溫、濕度、風向、水文、地質、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應予以重視。對重型設備的運輸條件也應充分考慮。

（5）設備制造情況：為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經濟性和可行性。

1.2 擬定主接線方案

1.3 主接線經濟比較

1.4 短路電流計算

對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。

1.5 電器設備的選擇

1.6 繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙

1.7 工程概算

包括：主要設備器材費、安裝工程費、其他費用。

2 變壓器選擇

2.1 容量

變壓器空載運行時需用較大的無功功率，這些無功功率需由供電系統供給，變壓器容量如選的過大，不但增加投資，而且使變壓器長期處于輕載運行，出現“大馬拉小車”現象，使空載的損耗增加，功率因數降低，網絡損耗增加。若容量選的小，會使變壓器長期過負載，易損壞設備。該所電源容量（即110KV系統裝機總容量）為200MVA（以火電為主）。

2.2 臺數

變壓器的臺數應根據負荷的特點和經濟運行進行選擇，要由負荷大小，對供電的可靠性和電能質量的要求來決定，維護設備等因素，確定變壓器臺數應綜合考慮，進行認真的技術經濟比較。按負荷的等級和大小來說，對于帶一、二級負荷的變電所，當一、二級負荷較多時，應選兩臺或兩臺以上變壓器，如只有少量的一、二級負荷并能從相鄰的變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺變壓器。

3 對電氣主接線的基本要求和原則

3.1 電氣主接線的基本要求

（1）可靠性，所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。

（2）靈活性，一是調度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調配電源和負荷，能夠滿足系統在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。二是檢修要求。可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。三是擴建要求。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改建量最小。

（3）經濟性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。

3.2 電氣主接線的原則

（1）考慮變電所在電力系統中的地位和作用。變電所在電力系統中的地位和作用是決定主接線的主要因素。在電力系統中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。

（2）考慮負荷的重要性分級和出線回數多少對主接線的影響。對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。

（3）考慮主變臺數對主接線的影響。變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低

4 電氣主接線設計

電氣主接線是變電所電氣設計的首要核心部分，也是電力構成的重要環節。電氣主接線設計是依據變電所的最高電壓等級和變電所的性質，選擇出某種與變電所在系統中的地位和作用相適應的接線方式。

主接線接線方式：（1）單母線接線。優點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開關等）故障時檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障母線的供電。適用范圍：35～63KV配電裝置出線回路數不超過3回；110～220KV配電裝置的出線回路數不超過2回。（2）單母線分段接線。優點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電。當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：35KV配電裝置出線回路數為4～8回時；110～220KV配電裝置出線回路數為3～4回時。（3）雙母線接線。優點：一是供電可靠，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障時，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。二是調度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統中各種運行方式調度和潮流變化需要。缺點：一是增加一組母線和使每回線路需要增加一組母線隔離開關。二是當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。適用范圍：6～10KV配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時；35KV配電裝置，當出線回路數超過8回時，或連接電源較多、負荷較大時；110～220KV配電裝置，出線回路數為5回及以上時，或110～220KV配電裝置在系統中占重要地位，出線回路數為4回及以上時。

5 結語

綜上所述，電氣自動化逐漸成為了變電所發展必要趨勢，在實際電氣自動化變電所設計過程中，要切實把握設計要點，切實掌握好原始資料、做好電氣主線的選擇工作、選擇合適變壓器、繼電保護配置工作等。如此一來，才能設計好電氣自動化變電所，才能更好進行相關輸電工作，推動電力企業發展。