探讨变电站扩建工程电气设计

林炜涛

（广州汇隽电力工程设计有限公司，广东 广州 511400）

探讨变电站扩建工程电气设计

林炜涛

（广州汇隽电力工程设计有限公司，广东 广州 511400）

变电站是电力系统中的一个重要组成环节。变电站的设计水平，直接关系到整个电气化工程的质量。本文针对变电站改建工程电气设计原则，对设计、相关计算等进行了探讨。

变电站；设计原则；电气设备

随着我国电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，提高电网供电能力，则有必要对一些变电站进行改建、扩建，以提升电网的可靠性。在已有变电站进行的改建、扩建涉及变电站的一期或前期工程，电气主接线及电气总平面布置与已建工程关联更为密切，一般情况下应维持变电站现有的接线形式及布置形式，以减少改造工程的工作量。

1 设计原则

变电站主接线的选择是根据变电站在系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、站内变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。在确定间隔位置时要求做到间隔不调整或少调整、线路不交叉或尽量少交叉的原则，以确保工程量为最少。

（1）系统一次专业根据本次间隔接入系统的要求，来确定本次新增间隔的接入位置，当接线为一台半断路器接线时需考虑到同名回路应布置在不同的串上，以免当一串的中问断路器故障或检修时，同时串中另一侧回路故障时，使该串中两个同名回路同时断开；对特别重要的同名回路，可考虑分别交替接入不同侧母线即“交替布置”。

（2）线路专业根据变电站内问隔排列位置、线路路径来确定本次新增问隔的具体位置，如遄双回路架空出线时，可以顺序布置，以避免线路交叉跨越。

（3）综合上述原则确定问膈位簧，然后将电气主接线图及总平面布置图完善后提供给各专业，系统一次专业据此核算出新增间隔的线路最大负荷、母线穿越功率、变电站内系统阻抗，由此来进行相关的计算、设备选择及校验。

2 相关计算

根据线路最大负荷S（MVA）来计算新增间隔的电气设备的额定电流Ig（A），具体计算公式为：Ig＝［S÷（1.73×Ue）］×1 000；Ue：额定电压（kV）。

根据母线穿越功率s（MVA）来计算母线所需的载流量Ig（A），具体计算公式为：Ig'＝［S'÷（1.73×Ue）］×1 000；Ue：额定电压（kV）。

根据变电站内系统阻抗x来计算短路电流Id，短路电流计算包括：三相短路电流、单相短路电流、两相接地短路电流。计算结果取三个值中最大值作为最终结果值Id，由Id可计算出冲击电流ich。

通过上述计算就可以进行本期新增间隔的电气设备的选择及原有母线、电气设备的校验。

3 新增电气设备的选择

3.1 断路器

设备额定电流＞Ig；设备额定开断电流＞Id；设备动稳定电流＞ich。

3.2 隔离开关

设备额定电流＞Ig；设备热稳定电流＞Id；设备动稳定电流＞ich。

3.3 电流互感器

设备热稳定电流＞Id；设备动稳定电流＞ich。

在选择电流互感器时要注意：若接线是一台半断路器接线，在完善串的改造中，本期工程新增设的边断路器（选用罐式断路器）的内附电流互感器或外加式电流互感器（选用瓷柱式断路器）的一次电流比值必须与本串的中断路器（选用罐式断路器）的内附电流互感器或外加式电流互感器（选用瓷柱式断路器）比值相同。

3.4 原有母线、电气设备的校验

（1）母线按照母线载流量＞Ig进行校验，不满足要求时更换母线。

（2）电气设备按照设备额定开断电流＞Id，设备动稳定电流＞ich进行校验，不满足要求时更换设备。

3.5 母联间隔电气设备的校核

设备额定电流＞Ig；设备额定开断电流＞ld；设备动稳定电流＞ich。

若母联间隔电气设备额定电流＜Ig时，可按同一电压等级的所有出线中最大一回出线的线路负荷计算的额定电流Ig''来校验，设备额定电流＞Ig''即可，通常情况下Ig＞Ig''。

3.6 新增电气设备型号的确定

一般情况下电气设备型号与一期或前期工程选用同一型号，并要注意同类设备的运行情况是否满足现阶段的要求，如有特殊要求或一期/前期工程所选用的电气设备属淘汰产品时可选用其它设备或新型设备。

4 防雷接地设计

防雷措施按新增场地的防雷保护是否在原有防雷保护范围内来确定需不需要新增防雷措施；新增场地的主接地网需与原有变电站内的主接地网两点以上可靠连接，施工完毕后再实测接地电阻值，接地电阻值应满足设计计算要求，如果超出允许值，应采取必要降阻措施；若是原有站址上的改建、扩建工程，防雷部分在一期工程中一般情况下已经实施，但还是需要校验是否满足要求，不满足时再新增防雷措施。

5 工作接地设计

变电所的工作接地主要指主变压器中性点和站用变低压侧中性点的接地。

（1）对于主变压器，为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高的工频过电压的异常运行工况，根据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中17.7、17.9条规定要求，110～220 kV变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，主变中性点应加装间隙并联氧化锌避雷器进行保护。且当主变中性点绝缘的冲击耐受电压≤185 kV时，还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器，间隙距离及避雷器参数配合要进行校核。

（2）变电所站用变通常选用△/yn，d11接线组别的变压器，为保证站用变低压出线漏电保护能正确动作，从而避免设备漏电对人身造成伤害，因此站用变低压系统的接地系统应结合站用变低压侧出线断路器漏电保护原理进行选择，由于目前站用变低压侧出线通常采用带四极漏电保护的断路器，即漏电保护动作电流取三相火线和中性线（零）线产生的不平衡电流，为此低压接地系统中性线和保护线应分开，故站用变低压接地只可采用TN－S、TT系统。

6 资料及会签图纸

专业间互提资料时，电气一次提供给外专业的电气主接线图及电气总平面布置图必须是与现场实际情况相吻合并结合本期工程更新后的图。

若接线是一台半断路器接线时，主接线图中要将本期改建、扩建工程中需要完善串的全部电气设备（特别是断路器及电流互感器）的参数标注在电气主接线图上，以便各个专业进行核对会签。会签线路专业的图纸时要注意其出线间隔的排列及出线相序与本专业是否是一致的。

设计时要预估施工中有可能存在的风险，尽量?降低并提出安全措施，在有可能造成停电的改建、扩建工程中，要提出合理化的施工建议以减少停电损失。

7 结束语

提高电网的供电可靠性，变电站起着十分重要的作用，在进行变电站改建、扩建工程的电气一次设计时，要求掌握好其设计基本思路及原则：与前期工程的良好衔接、现场收集资料到位、减少变电站停电时间、预估并降低设计及施工风险，同时秉承改造工程量少、节约投资、设计及施工安全风险小的原则，以使工程顺利、安全、高效的投入运行。

1 谢立群.110 kV佛山石洲变电站扩建工程可行性研究［J］.电工技术，2007（12）

2 苏 晓.500 kV变电站扩建改造二次接线注意事项及措施［J］.电力系统保护与控制，2010（03）

3 周晓萱.某国际机场专用变电站设计创新与实践［J］.山西建筑，2010（27）

4 陈昌振、单 沅、陈伟标.户外型220 kV变电站设计方案优化［J］.广东输电与变电技术，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