关于变电站电气设计方案的几点探讨

摘 要：随着电力系统的不断发展，人们对电力系统中各个组成部分都有了更高的要求，变电站在电力系统中有着非常重要的作用，因此在对变电站建设时要进行合理的设计，其中比较重要的是变电站的电气设计。文章主要针对变电站电气一次部分和二次部分的设计进行了分析，希望能使变电站电气设计更加的合理。

关键词：变电站；电气设计方案；电气一次部分；电气二次部分

引言

随着我国经济技术的快速发展，电力事业的发展也非常的迅速，人们对电能的要求越来越高，用电负荷也在不断的增长，致使出现供不应求的现象，因此对变电站的要求就越来越高。变电站主要分为两种：发电厂变电站和电网变电站。其中电网变电站可以分为枢纽、配电、区域变电站，不同的变电站具有不同的作用，因此在变电站的建设过程中，要针对不同的变电站建造出最符合要求的电气部分。特别是变电站的主接线是变电站电气设计的主要部分，它确定变电站中变压器、断路器、线路、无功补偿装置等的连接形式，关系着整个电力变电站运行的可靠性和安全性，因此在设计时要特别注意。

1 变电站电气设计的内容

变电站作为电力系统中的重要组成部分，它的设计包括两部分：初步设计和施工设计。变电站的初步设计主要对设计方案的必要性、合理性、经济性、先进性等进行设计；变电站的施工设计主要是对初步设计进行精细化设计。在对变电站进行具体的电气设计时，主要分为电气的一次设计和二次设计。一次设计主要包括电气主接线、短路电流计算、电气设备、配电装置、过电压保护等；二次设计主要包括测量仪表、操作回路、监视等的设计。

2 变电站一次部分的电气设计

2.1 选择合适的电气主接线

为了保证变电站的供电可靠性，并具有良好的运行灵活性，一般都采用相对比较复杂的电气主接线，这种电气主接线能使供电更加可靠，但是却存在一定的缺点，如操作复杂、检修不便、接线方式复杂，并且投资也相对比较大。为了保证电气主接线最大程度的发挥其作用，在对变电站的电气设计时要根据电气设备的特征、负荷的特性以及变压器的负载率等来确定变电站的主接线方式。变电站高压侧主要有线路、变压器组接线和内桥接线。其中线路和变压器组接线相对比较简单，并且接线清晰、占地面积也比较小，在其中一台变压器或者线路出现故障时，仅将这部分退出运行，在变压器的低压侧进行负荷转移，保证正常的负荷供电，同时对相邻变电站的运行也没有影响。内桥接线在终端变电站中运用最为常见，这种主接线形式中高压侧断路器较少，在线路出现故障时，只需切断故障线路上的断路器，对其他线路没有任何的影响，因此这种方法操作起来简单方便，表1是电气主接线的方案比较。

表1 是电气主接线的方案比较

由此可以看出，方案1相对比较好。

2.2 短路电流的计算

在变电站系统中比较常见的故障是短路故障，这种故障的危害比较大，因此在选择对主接线设计时，要对其短路电流进行计算，首先要设定好短路计算的条件，然后画出它的等值电路，计算出短路电抗，再运用运算曲线来计算出不同时刻的短路电流。在进行计算时存在最大运行方式和最小运行方式。最大运行方式指的是双回或者多回变压器并列运行的方式，在这种方式下计算出的短路电流主要用于进行电气设备的选择和验证；最小运行方式指的是变压器单列运行的方式，这种方式下计算出的短路电流主要进行继电保护保护动作整定值的校验。

2.3 配置合适的电气设备

在对电气设备进行选择时，要遵循一定的规则，通常额定电压和电流的选择以正常运行的情况为准，热稳定性校验和动稳定性校验以短路条件为准。首先，在进行变电站变压器的配置时，如果对环境要求比较高，可以选择对周边环境污染较少、噪声相对比较小的自冷式的变电站变压器；如果对成本的要求比较高，可以选择冷风式的变电站变压器。目前，常用的主变储油柜是金属波纹式的，高压侧采用的是固定的调压方式，中压和低压侧也应该根据现场的需求选择最合适的方式。其次，在对变电站的断路器进行配置时，断路器的额定工作电压要比线路的额定电压小；断路器的空开电磁脱扣器的整定电流不应该大于负荷的峰值电流；空开额定电流要比负荷的电流小。这样在断路器运行时，才能避开短路跳闸时电机的启动电流。

2.4 布置合理的配电装置

在对变电站的配电装置进行布置时，要考虑到变电站的选址以及所在线路电压等级的规模，一般分为屋内、屋外以及成套的配电装置。110kV及以上的变电站配电装置通常采用户外的支持管型母线和GIS装置，35kV及以下的变电站配电装置通常采用户内的开关柜作为配电装置。还可以在其中的一组母线上配置断口垂直单株柱隔离型的开关，另外一组母线上配置双柱水平的单断口旋转式的隔离型开关，这样可以减少纵向尺寸。配电装置可以用来验证主接线的合理性，因此，在布置配电装置时，要安全可靠、灵活方便。

2.5 设计合理的过电压保护和接地

在对变电站进行过电压保护设计时，主要是进行防雷保护，可以在变电站安装避雷针、避雷线、避雷器等来抵御雷电的侵袭。变压器的中性点的接线方式有很多，对于中性点不接地或者经消弧线圈接地的变压器，对保护装置的要求不高，可以设置，也可以不设置，但是在雷电比较频繁的地方可以安装避雷器进行保护。在进行接地保护时，可以通过在接地网中安装垂直接地极，其接地电阻应该小于一定的值，才能保证装置的安全，否则，就要降阻。

3 变电站二次部分的电气设计

变电站的电气二次设计主要包括监控、测量、自动装置、继电保护、操纵和信号回路等部分。目前采用计算机监控的方式对变电站进行监控，实现“四遥”。特别是继电保护是变电站二次设计中最重要的部分，它关系着整个电力系统的稳定运行，因此继电保护的设计要满足四个基本的要求，即选择性、快速性、灵敏性、可靠性。通过继电保护以及计算机监控综合提高变电站的自动化水平。

4 结束语

综上可以看出，变电站电气设计在变电站的建设中起着非常重要的作用，因此，在對变电站进行电气设计时要遵从一定的原则，根据变电站的容量、周围的环境、所需负荷的实际容量等设计出最适合的变电站，同时还要对电气设计的方案进行不断的优化，使其满足变电站的供电的可靠性和灵活性。随着自动化技术的不断发展，变电站的电气设计也应该更加趋向于自动化和智能化，是变电站能发挥最大的作用。

参考文献

[1]余本勇.变电站电气设计方法研究[J].河南科技：上半月，2013（11）：110-110.

[2]付明芝.关于110kV变电站电气设计方案的探讨[J].民营科技，2010（12）：42-42.

作者简介：王萍（1978-），女，本科，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，主要从事电气设计研究。