浅谈变电站电气设计

文/李燕华、庞立宁 中国核电工程有限公司河北分公司 河北石家庄 050000

1、电气主接线概述分析

一般按城市变电站在系统中的地位、规划容量、线路和变压器连接元件总数等条件来确定主接线方案。若建设终端变电站110kV配电装置可考虑采用线路变压器组接线。按终期3×50 MVA主变考虑。10kV侧按单母线四分段，每段母线带12-13回出线，若建设枢纽变电站，110kV出线终期可按4-6回来考虑，单母线分段接线。主变容量按终期4×50 MVA设置。10kV侧按单母线四分段，每段母线带13-14回出线，以保证供电可靠性。

2、变电站电气设计的原则分析

在城市电网建设中，应当解决城市变电站的建设问题。而建设城市变电站应当遵循的基本原则是：足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；可靠灵活的主接线方式；结构紧凑，设备体积小，占地面积小；主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低；自动化程度高，通信误码率低，可靠性高。

因此，根据以上原则，选择220kV作为城市电源点，进而能够充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。220kV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施，同时也将是今后城市电力系统发展的一个方向。

3、配电装置设计

3.1 220kV配电装置及主变

220kV配电装置选择室内布置，采用传统的独立电器，相间距离3.5m，依次为电缆头、单侧带接地刀的线路闸刀、单断口六氟化硫断路器、氧化锌避雷器．最后接主变。断路器与线路闸刀之间留作通道，作为检修运输通道。

主变压器的选择对城市变电站具有特殊的要求。体积小、噪音低、阻燃性好、可靠性高，是选择变压器要突出考虑的性能。220kV配电装置与主变共处一室，主要是防噪声。变压器可采用低噪声强油风冷，散热器分体安装于室外。

3.2 110kV配电装置

110kV配电装置采用三相共箱式结构的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，选择GIS户内布置，这是在国内城市变电站设备选型中常用的做法。GIS的结构为紧凑型三相共箱式，三相导体共面布置，所有开关设备均采用了弹簧/电动操动机构，由1台机构操作，三相联动。由于无需压缩空气供给系统，从而实现了无油化、无气化。

4、变电站的二次配置设计

现阶段我国的大部分变电站都为无人值班模式，电气设计人员需要根据这种状况进行系统的自动化、智能化设计。主要包括：

4.1 变电站层配置

变电站层配置主要采用分布式、开放式的设计方法。通过组态完成变电站内的监控，实现站内设备的状态监视和控制，对设备产生的信息进行记录和自动化分析以及站级安防。变电站层配置需要的设备主要包括中央信息处理系统和监控计算机、路由器、GPS授时系统、打印机等。变电站在工作时会产生大量信息和数据，通过计算机进行数据、信息的记录和分析，判断变电站内设备的工作状态，然后对调度端或监控主站发送相应的控制命令。调度端通过自动化的调度通讯系统来执行相应的控制命令。

4.2 间隔层配置

电气设计人员根据间隔分布式的原则进行间隔层的配置。对于相应的设备进行集中组屏或分布式安装。变电站各个间隔层设备是相互独立的，通过相应的通信网进行互联互通，设备与变电站层的设备能够实现高效的通信。间隔层配置所需的设备主要包括设备原件保护及测控设备和自动装置。自动装置主要由小电流接地选线装置和电压并列和监测设备等组成。

5、变电站电气设计中限流措施的应用分析

5.1 实现变压器运行的分列性

以10kV电压等级变电站为例，采取母线分段运行的模式，确保母线线路短路电流仅流经一台主变压器设备，从而达到降低母线线路所对应短路电流值的目的。但，在此种方案的作用之下，可能会出现这样一种问题，即在变电站运行系统某台变压器设备表现出运行故障的情况下，在分段断路器设备接通作业之前，母线线路就需要切换至停止供电状态。但，可通过引入自投装置的方式，妥善解决该问题。

5.2 装设相应的电抗器装置

在变电站电气设计的过程当中，通过将串联型电抗器装置引入低压回路运行系统中的方式，能够显著降低系统低压一侧位置的短路电流参数，确保将其控制在可接受的范围之内。但若一味的采取此种方案，可能会导致变电站配电楼的建筑面积有所提升，同时经济性效益不够突出。

5.3 选取具有高阻抗特性的变压器设备

通过引入高阻抗变压器设备的方式，使整个变电站系统短路线路的电流水平有所提升，进而防止周边通信线路受到馈电线路的干扰影响，但在初始投资费用方面的缺陷却是不可避免的。因此，需要加大对高阻抗性变压器设备及其相关技术的研究工作，加大技术攻关，不断降低设备投入费用，以提高该项限流措施应用的经济性水平。

5.4 在变电站电气设计中装设相应的出线电抗器装置

对于短路电流较大的实际情况，且上述三类限流措施应用无法满足降低短路电力要求的情况下，就需要通过于出线一侧位置装设出线电抗器装置的方式，实现控制短路电流的目的。但此种限流方案下要求变电站为其设置两层层高的配电楼，且在接线方案下的资金投入较高，因此在变电站电气设计的实际工作中，需要结合具体情况，加以灵活应用。

结语：

近年来，我国经济和社会不断发展，对于电力需求在不断的增长。面对快速增长的供电需求，建立满足快速增长的供电要求的稳定、经济的供电网络，是电力工作者的重要工作内容。变电站作为供电网络中的重要环节，做好变电站的电气设计作是扩建供电电网的重要基础。