35kV变电站设计中的注意事项

李乾飞

武汉璞信电力设计咨询有限公司　武汉　430040

35kV变电站设计中的注意事项

李乾飞

武汉璞信电力设计咨询有限公司武汉430040

结合实际工程，从电气主接线确定、短路电流计算、设备选型、电气总平面布置、防雷与接地等方面论述了35kV变电站在设计时的注意事项。

电力系统；变电站；设计

1　课题背景

变电站是电力系统的重要组成部分，变电站的安全可靠运行与国民经济的发展密切相关。变电站设计应坚持安全可靠、技术先进、环境友好、投资合理、标准统一等理念，提高资源利用率，提高电网工程的建设效率[1]。在变电站设计过程中，选择合适的设计方案，直接关系到变电站的运行稳定。

2　工程条件

河北省南部电网沿海地区某35kV变电站为箱式变电站，2001年投运，现有主变2台，主变容量为2×5.0MW。变电站主要用电性质为农业生产和生活电源， 2016年最大负荷达6.742MW。根据负荷预测，2017年最大负荷为8.25MW，负载率达82.5%。随着某乳业产区的业务发展，预计2021年将达到14.53MW。

3　设计注意事项

以下论述35kV变电站设计中的主要注意事项。

3.1　电气主接线确定

电气主接线是变电站设计的核心，与电气设备选型、总平面布置及继电保护等密切相关。目前 35kV 变电站主接线形式主要有三种。

(1) 单母线接线形式。优点在于接线简单、操作方便、设备及出线较少、经济性高、便于扩建，但缺点明显，具体表现在可靠性差、调度不方便、短路电流较大等方面。这一接线形式户内外布置均可。

(2) 单母线分段接线形式。采用断路器分段，极大提高了供电可靠性和操作灵活性。可以针对特殊用户引出两路电源，两段母线同时故障的概率较低，保证了用户对用电的需求。这一接线形式同样户内外布置均可。

(3) 线路变压器组接线形式。接线简单、运行可靠、经济，一般采用户外布置。

综上所述，结合工程实际特点，因为处于沿海地区，对于户外电气设备的绝缘、污闪等特性要求较高，所以本35kV变电站设计采用单母线分段接线形式，户内布置。

3.2　短路电流计算

短路电流计算的正确与否，影响到电气设备的选择。若计算结果出错，会导致电气设备损坏，甚至危及整个变电站的安全运行。

在计算短路电流之前，应充分收集影响短路电流的因素，包括上级电源侧短路电流、输电线路阻抗参数、电气主接线形式、变压器中性点接地方式，以及是否有小电源系统接入等。根据所收集的资料来计算，以便在变电站设计中正确选择电气设备。

3.3　电气设备选型

电气设备的选择要根据负荷电流、短路电流、所在地污区分布等条件来决定。主要设备按电力行业标准DL/T 5222—2005《导体和电器选择设计技术规定》[2]、国家电网公司输变电工程通用设备及采购标准选择，以便于后期工程维护。

开关柜内电流电压互感器均选用电子式互感器，具有高安全性、高测量精度等特性，保证设备的稳定运行，减少维护工作量[3]。

3.4　电气总平面布置

电气总平面布置应充分考虑远景规划，结合线路的进出线方向、设备运输通道，并参考前期工程特点，以求减小占地面积，合理规划配电装置的布置方式，满足电气距离要求[4-5]。

35kV和10kV配电装置采用户内双列面对面布置方式，主变压器采用户外布置，设单层建筑物作为主控室。这种布置形式占地面积合理，土建工程量和费用较小，布置清晰，建设周期短，检修及运行维护方便，便于后续扩建。

3.5　防雷

按规程[6]规定，变电站采用构架接闪杆与独立接闪杆联合构成全站配电装置和建筑物防直击雷保护。独立接闪杆及悬挂独立接闪线的架构，其接地电阻值在土壤电阻率不大于500Ω·m 的地区不应大于10Ω。设计时，应结合前期防雷设计，防止材料浪费，保证配电装置的安全可靠运行。

3.6　接地

为保证人身及设备在正常和事故情况下的安全，站内应设有接地网。接地网由水平接地极与竖直接地极共同构成，水平接地极采用60mm×8mm镀锌扁钢，竖直接地极采用φ60mm镀锌钢管。跨步电压和接触电位差应满足要求[7]。

严格按照国家电网公司十八项反事故措施要求，在主控室、保护室和配电室等安装保护装置的场所，以及开关场端子箱、就地控制柜、配电柜、保护用滤波器和电缆沟道等敷设二次电缆的地点，应使用截面积不小于100mm2的铜排敷设二次系统等电位接地网。分散布置的就地保护小室、通信室与集控室之间，使用截面积不小于100mm2的铜排，与主接地网可靠连接[8-9]。

4　结束语

在35kV变电站设计中，进行合理的电气主接线选择、电气设备选型与电气总平面布置，既满足生产需要，又节约工程投资，可达到预期目的。应结合工程的特点，进行相应的优化设计，体现以人为本的理念，最大限度减小占地面积，确保电网安全运行，满足经济指标[10]。

[1] 国家电网公司．国家电网公司输变电工程通用设计： 35～110kV智能变电站模块化建设施工图设计(2016版)[M].北京： 中国电力出版社，2017.

[2] 导体和电器选择设计技术规定： DL/T 5222—2005[S].

[3] 杨晓艳.电子式互感器在气体绝缘开关设备中的应用[J].上海电气技术，2016，9(3)： 73-75，79.

[4] 3～110kV高压配电装置设计规范： GB 50060—2008[S].

[5] 35kV～110kV变电站设计规范： GB 50059—2011[S].

[6] 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范： GB/T 50064—2014[S].

[7] 交流电气装置的接地设计规范： GB/T 50065—2011[S].

[8] 国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施(修订版)及编制说明 [M].北京： 中国电力出版社，2012.

[9] 能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册： 电气二次部分[M].北京： 中国电力出版社，1991.

[10] 冯晗．220kV和110kV变电站典型设计研究与实践应用分析[J].水能经济，2016(6)： 38.

(编辑： 启德)

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

李乾飞(1989—)，男，本科，助理工程师，主要从事变电站、输电线路设计工作，E-mail： yueeryuanle@qq.com