淺談變電站電氣設計

文/李燕華、龐立寧 中國核電工程有限公司河北分公司 河北石家莊 050000

1、電氣主接線概述分析

一般按城市變電站在系統(tǒng)中的地位、規(guī)劃容量、線路和變壓器連接元件總數(shù)等條件來確定主接線方案。若建設終端變電站110kV配電裝置可考慮采用線路變壓器組接線。按終期3×50 MVA主變考慮。10kV側按單母線四分段，每段母線帶12-13回出線，若建設樞紐變電站，110kV出線終期可按4-6回來考慮，單母線分段接線。主變?nèi)萘堪唇K期4×50 MVA設置。10kV側按單母線四分段，每段母線帶13-14回出線，以保證供電可靠性。

2、變電站電氣設計的原則分析

在城市電網(wǎng)建設中，應當解決城市變電站的建設問題。而建設城市變電站應當遵循的基本原則是：足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內(nèi)中長期規(guī)劃預測的負荷要求；可靠靈活的主接線方式；結構緊湊，設備體積小，占地面積小；主設備技術性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低；自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高。

因此，根據(jù)以上原則，選擇220kV作為城市電源點，進而能夠充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對經(jīng)濟的優(yōu)點。220kV城市變電站是解決城市供電矛盾的一個有效措施，同時也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的一個方向。

3、配電裝置設計

3.1 220kV配電裝置及主變

220kV配電裝置選擇室內(nèi)布置，采用傳統(tǒng)的獨立電器，相間距離3.5m，依次為電纜頭、單側帶接地刀的線路閘刀、單斷口六氟化硫斷路器、氧化鋅避雷器．最后接主變。斷路器與線路閘刀之間留作通道，作為檢修運輸通道。

主變壓器的選擇對城市變電站具有特殊的要求。體積小、噪音低、阻燃性好、可靠性高，是選擇變壓器要突出考慮的性能。220kV配電裝置與主變共處一室，主要是防噪聲。變壓器可采用低噪聲強油風冷，散熱器分體安裝于室外。

3.2 110kV配電裝置

110kV配電裝置采用三相共箱式結構的全封閉六氟化硫絕緣的組合電器，選擇GIS戶內(nèi)布置，這是在國內(nèi)城市變電站設備選型中常用的做法。GIS的結構為緊湊型三相共箱式，三相導體共面布置，所有開關設備均采用了彈簧/電動操動機構，由1臺機構操作，三相聯(lián)動。由于無需壓縮空氣供給系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了無油化、無氣化。

4、變電站的二次配置設計

現(xiàn)階段我國的大部分變電站都為無人值班模式，電氣設計人員需要根據(jù)這種狀況進行系統(tǒng)的自動化、智能化設計。主要包括：

4.1 變電站層配置

變電站層配置主要采用分布式、開放式的設計方法。通過組態(tài)完成變電站內(nèi)的監(jiān)控，實現(xiàn)站內(nèi)設備的狀態(tài)監(jiān)視和控制，對設備產(chǎn)生的信息進行記錄和自動化分析以及站級安防。變電站層配置需要的設備主要包括中央信息處理系統(tǒng)和監(jiān)控計算機、路由器、GPS授時系統(tǒng)、打印機等。變電站在工作時會產(chǎn)生大量信息和數(shù)據(jù)，通過計算機進行數(shù)據(jù)、信息的記錄和分析，判斷變電站內(nèi)設備的工作狀態(tài)，然后對調(diào)度端或監(jiān)控主站發(fā)送相應的控制命令。調(diào)度端通過自動化的調(diào)度通訊系統(tǒng)來執(zhí)行相應的控制命令。

4.2 間隔層配置

電氣設計人員根據(jù)間隔分布式的原則進行間隔層的配置。對于相應的設備進行集中組屏或分布式安裝。變電站各個間隔層設備是相互獨立的，通過相應的通信網(wǎng)進行互聯(lián)互通，設備與變電站層的設備能夠?qū)崿F(xiàn)高效的通信。間隔層配置所需的設備主要包括設備原件保護及測控設備和自動裝置。自動裝置主要由小電流接地選線裝置和電壓并列和監(jiān)測設備等組成。

5、變電站電氣設計中限流措施的應用分析

5.1 實現(xiàn)變壓器運行的分列性

以10kV電壓等級變電站為例，采取母線分段運行的模式，確保母線線路短路電流僅流經(jīng)一臺主變壓器設備，從而達到降低母線線路所對應短路電流值的目的。但，在此種方案的作用之下，可能會出現(xiàn)這樣一種問題，即在變電站運行系統(tǒng)某臺變壓器設備表現(xiàn)出運行故障的情況下，在分段斷路器設備接通作業(yè)之前，母線線路就需要切換至停止供電狀態(tài)。但，可通過引入自投裝置的方式，妥善解決該問題。

5.2 裝設相應的電抗器裝置

在變電站電氣設計的過程當中，通過將串聯(lián)型電抗器裝置引入低壓回路運行系統(tǒng)中的方式，能夠顯著降低系統(tǒng)低壓一側位置的短路電流參數(shù)，確保將其控制在可接受的范圍之內(nèi)。但若一味的采取此種方案，可能會導致變電站配電樓的建筑面積有所提升，同時經(jīng)濟性效益不夠突出。

5.3 選取具有高阻抗特性的變壓器設備

通過引入高阻抗變壓器設備的方式，使整個變電站系統(tǒng)短路線路的電流水平有所提升，進而防止周邊通信線路受到饋電線路的干擾影響，但在初始投資費用方面的缺陷卻是不可避免的。因此，需要加大對高阻抗性變壓器設備及其相關技術的研究工作，加大技術攻關，不斷降低設備投入費用，以提高該項限流措施應用的經(jīng)濟性水平。

5.4 在變電站電氣設計中裝設相應的出線電抗器裝置

對于短路電流較大的實際情況，且上述三類限流措施應用無法滿足降低短路電力要求的情況下，就需要通過于出線一側位置裝設出線電抗器裝置的方式，實現(xiàn)控制短路電流的目的。但此種限流方案下要求變電站為其設置兩層層高的配電樓，且在接線方案下的資金投入較高，因此在變電站電氣設計的實際工作中，需要結合具體情況，加以靈活應用。

結語：

近年來，我國經(jīng)濟和社會不斷發(fā)展，對于電力需求在不斷的增長。面對快速增長的供電需求，建立滿足快速增長的供電要求的穩(wěn)定、經(jīng)濟的供電網(wǎng)絡，是電力工作者的重要工作內(nèi)容。變電站作為供電網(wǎng)絡中的重要環(huán)節(jié)，做好變電站的電氣設計作是擴建供電電網(wǎng)的重要基礎。