35kV變電站設計中的注意事項

李乾飛

武漢璞信電力設計咨詢有限公司　武漢　430040

35kV變電站設計中的注意事項

李乾飛

武漢璞信電力設計咨詢有限公司武漢430040

結合實際工程，從電氣主接線確定、短路電流計算、設備選型、電氣總平面布置、防雷與接地等方面論述了35kV變電站在設計時的注意事項。

電力系統；變電站；設計

1　課題背景

變電站是電力系統的重要組成部分，變電站的安全可靠運行與國民經濟的發展密切相關。變電站設計應堅持安全可靠、技術先進、環境友好、投資合理、標準統一等理念，提高資源利用率，提高電網工程的建設效率[1]。在變電站設計過程中，選擇合適的設計方案，直接關系到變電站的運行穩定。

2　工程條件

河北省南部電網沿海地區某35kV變電站為箱式變電站，2001年投運，現有主變2臺，主變容量為2×5.0MW。變電站主要用電性質為農業生產和生活電源， 2016年最大負荷達6.742MW。根據負荷預測，2017年最大負荷為8.25MW，負載率達82.5%。隨著某乳業產區的業務發展，預計2021年將達到14.53MW。

3　設計注意事項

以下論述35kV變電站設計中的主要注意事項。

3.1　電氣主接線確定

電氣主接線是變電站設計的核心，與電氣設備選型、總平面布置及繼電保護等密切相關。目前 35kV 變電站主接線形式主要有三種。

(1) 單母線接線形式。優點在于接線簡單、操作方便、設備及出線較少、經濟性高、便于擴建，但缺點明顯，具體表現在可靠性差、調度不方便、短路電流較大等方面。這一接線形式戶內外布置均可。

(2) 單母線分段接線形式。采用斷路器分段，極大提高了供電可靠性和操作靈活性。可以針對特殊用戶引出兩路電源，兩段母線同時故障的概率較低，保證了用戶對用電的需求。這一接線形式同樣戶內外布置均可。

(3) 線路變壓器組接線形式。接線簡單、運行可靠、經濟，一般采用戶外布置。

綜上所述，結合工程實際特點，因為處于沿海地區，對于戶外電氣設備的絕緣、污閃等特性要求較高，所以本35kV變電站設計采用單母線分段接線形式，戶內布置。

3.2　短路電流計算

短路電流計算的正確與否，影響到電氣設備的選擇。若計算結果出錯，會導致電氣設備損壞，甚至危及整個變電站的安全運行。

在計算短路電流之前，應充分收集影響短路電流的因素，包括上級電源側短路電流、輸電線路阻抗參數、電氣主接線形式、變壓器中性點接地方式，以及是否有小電源系統接入等。根據所收集的資料來計算，以便在變電站設計中正確選擇電氣設備。

3.3　電氣設備選型

電氣設備的選擇要根據負荷電流、短路電流、所在地污區分布等條件來決定。主要設備按電力行業標準DL/T 5222—2005《導體和電器選擇設計技術規定》[2]、國家電網公司輸變電工程通用設備及采購標準選擇，以便于后期工程維護。

開關柜內電流電壓互感器均選用電子式互感器，具有高安全性、高測量精度等特性，保證設備的穩定運行，減少維護工作量[3]。

3.4　電氣總平面布置

電氣總平面布置應充分考慮遠景規劃，結合線路的進出線方向、設備運輸通道，并參考前期工程特點，以求減小占地面積，合理規劃配電裝置的布置方式，滿足電氣距離要求[4-5]。

35kV和10kV配電裝置采用戶內雙列面對面布置方式，主變壓器采用戶外布置，設單層建筑物作為主控室。這種布置形式占地面積合理，土建工程量和費用較小，布置清晰，建設周期短，檢修及運行維護方便，便于后續擴建。

3.5　防雷

按規程[6]規定，變電站采用構架接閃桿與獨立接閃桿聯合構成全站配電裝置和建筑物防直擊雷保護。獨立接閃桿及懸掛獨立接閃線的架構，其接地電阻值在土壤電阻率不大于500Ω·m 的地區不應大于10Ω。設計時，應結合前期防雷設計，防止材料浪費，保證配電裝置的安全可靠運行。

3.6　接地

為保證人身及設備在正常和事故情況下的安全，站內應設有接地網。接地網由水平接地極與豎直接地極共同構成，水平接地極采用60mm×8mm鍍鋅扁鋼，豎直接地極采用φ60mm鍍鋅鋼管。跨步電壓和接觸電位差應滿足要求[7]。

嚴格按照國家電網公司十八項反事故措施要求，在主控室、保護室和配電室等安裝保護裝置的場所，以及開關場端子箱、就地控制柜、配電柜、保護用濾波器和電纜溝道等敷設二次電纜的地點，應使用截面積不小于100mm2的銅排敷設二次系統等電位接地網。分散布置的就地保護小室、通信室與集控室之間，使用截面積不小于100mm2的銅排，與主接地網可靠連接[8-9]。

4　結束語

在35kV變電站設計中，進行合理的電氣主接線選擇、電氣設備選型與電氣總平面布置，既滿足生產需要，又節約工程投資，可達到預期目的。應結合工程的特點，進行相應的優化設計，體現以人為本的理念，最大限度減小占地面積，確保電網安全運行，滿足經濟指標[10]。

[1] 國家電網公司．國家電網公司輸變電工程通用設計： 35～110kV智能變電站模塊化建設施工圖設計(2016版)[M].北京： 中國電力出版社，2017.

[2] 導體和電器選擇設計技術規定： DL/T 5222—2005[S].

[3] 楊曉艷.電子式互感器在氣體絕緣開關設備中的應用[J].上海電氣技術，2016，9(3)： 73-75，79.

[4] 3～110kV高壓配電裝置設計規范： GB 50060—2008[S].

[5] 35kV～110kV變電站設計規范： GB 50059—2011[S].

[6] 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范： GB/T 50064—2014[S].

[7] 交流電氣裝置的接地設計規范： GB/T 50065—2011[S].

[8] 國家電網公司運維檢修部.國家電網公司十八項電網重大反事故措施(修訂版)及編制說明 [M].北京： 中國電力出版社，2012.

[9] 能源部西北電力設計院．電力工程電氣設計手冊： 電氣二次部分[M].北京： 中國電力出版社，1991.

[10] 馮晗．220kV和110kV變電站典型設計研究與實踐應用分析[J].水能經濟，2016(6)： 38.

(編輯： 啟德)

Combined with the actual engineering, the precautions during design of 35kV substation were discussed from various aspects including determination of the main electrical connection, calculation of the short circuit current, equipment selection, overall layout of the electrical system as well as lightning protection and grounding systems.

PowerSystem；TransformerSubstation；Design

TM421

B

1674-540X(2017)04-039-02

2017年6月

李乾飛(1989—)，男，本科，助理工程師，主要從事變電站、輸電線路設計工作，E-mail： yueeryuanle@qq.com