城市变电站电气设计（精选12篇）
城市变电站电气设计 篇1
一、设计原则
在城市电网建设中, 首先应当解决的是城市变电站的建设问题。建设城市变电站应当遵循的基本原则是: (1) 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; (2) 可靠灵活的主接线方式; (3) 结构紧凑, 设备体积小, 占地面积小; (4) 主设备技术性能优越, 可靠性高, 检修频率低, 噪声低; (5) 自动化程度高, 通信误码率低, 可靠性高。
根据以上原则, 选择220kV作为城市电源点, 可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。因此, 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。
二、电气主接线
在变电站设计中, 尤其是重要的变电站设计, 为了保证其供电可靠性和灵活性, 往往采用较复杂的主接线。完善的主接线虽然保证了供电可靠性, 但缺点是接线方式复杂、运行操作烦琐、检修维护量大、投资大、占地面积多。
电气主接线的选择通常与变电容量的需求有较为密切的关系, 这里介绍带断路器的线路变压器组的设计方案。
220kV城市变电站电气主接线一般分3个电压等级, 由3组带断路器的线路变压器组构成;110kV为单母线分段, 各段母线各与1台主变相连, 各带多路出线;35kV为单母线分段, 各段母线带多路出线, 每台主变分别通过2台35kV断路器接于两段35kV母线上。有3台分段断路器。优点在于任何一台主变停用, 相应两段母线分别由另2台主变供电, 从而达到均衡负荷的目的。
三、配电装置
(一) 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来说又有着特殊的要求。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。
(二) 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。
(三) 35kV配电装置
35kV配电装置采用进口全封闭六氟化硫绝缘的组合电器, 双列布置, 头尾相接, 容易处理单母线分段的接线型式。每个间隔宽度为0.6~0.8m, 双列布置。
四、电气平面布置
(一) 综合楼
综合楼底层布置35kV配电装置及3台所变, 35kVGIS采用背靠背双列布置。由于两列装置之间有土建结构桩头, 因此, 对于背后有接线的GIS需适当拉开距离, 以便施工检修。综合楼地下层为箱形基础, 箱形基础同时作为110kV、35kV电力电缆通道。箱形基础靠围墙一侧, 设有4只竖井及2只工作井, 电缆通过两井与排管连接, 上面通过竖井到电缆层及控制室。
(二) 220kV配电装置楼
配电装置楼共有3个单元, 每个单元布置1组线路变压器组, 每个单元间隔宽度为14m, 单元之间设敞开式5m通道, 作为主变散热器安装位置及接地变压器位置, 接地变压器采用过街楼式安排, 以利于主变散热器通风散热。
五、系统保护
(一) 220kV线路保护
220k线路与主变保护屏、直流屏、所用配电屏等布置在继电保护室。
主变高压侧装设断路器, 主变故障时不需传送远方跳闸命令。为了简化保护配置, 拟采用相间电流和零序电流速断作为220kV线路主保护, 并在送电端配置以下保护: (1) 相间电流速断保护, 瞬间跳闸; (2) 定时限过流保护, 延时跳闸; (3) 零序电流速断保护, 瞬时跳闸; (4) 零序过流保护, 延时跳闸; (5) 断路器失灵保护。
以上保护除断路器失灵保护外, 均配置2套, 实现与主变双重保护。送电站的1套重合闸装置在线路单相故障时, 断路器跳三相, 然后进行三相重合;相间故障时, 断路器跳三相, 不进行重合。
(二) 主变保护
电力变压器是电力系统中十分重要的供电设备, 它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响;同时大容量的电力变压器也是非常贵重的设备。因此, 必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。针对变压器故障类型和不正常运行状态, 对主变可采用以下保护: (1) 瓦斯保护; (2) 谐波制动纵差保护; (3) 变压器220kV侧过流保护; (4) 变压器35kV侧过流保护; (5) 220kV零序过流保护; (6) 110kV2段方向零序过流保护; (7) 35kV侧零序过流保护; (8) 220kV和35kV侧过负荷保护。
(三) 110kV线路保护
采用微机控制, 包括电流速断、过电流两阶段;零序电流速断和零序过流2段保护。
(四) 35kV线路保护
采用电流速断、过电流和零序过电流保护。
(五) 母线保护
110kV母线为单母线分段接线方式, 每段母线配置1套三相式母线差动保护, 母差保护动作瞬时切除主变110kV进线断路器、分段断路器及母线上联络线断路器, 母差动作时闭锁分段自切。
35kV母线为单母线分段接线方式, 每段母线配置1套三相式母线差动保护, 母差保护动作瞬时切除主变35kV进线断路器、分段断路器, 母差动作时闭锁分段自切并切除35kV母线上联络线断路器。
(六) 自动装置
35kV和110kV母线分别装设备用电源自动切换装置。每回35kV线路均装设按周减载装置。
六、变电站综合自动化
(一) 基本功能和技术
1. 保护功能。
对所内的所有电气设备进行保护, 并对被保护设备进行故障显示和记录, 存储多套定值并能进行修改和显示等。
2. 测量及数据采集功能。
包括状态数据、模拟数据和脉冲数据。
3. 自动装置功能。
包括电压和无功的就地控制、同期检测和同期合闸及故障滤波测距等。
4. 控制和操作闭锁。
可通过CRT屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头和电容器组投切等进行远方操作。
5. 对所及监控、监视与工程师工作功能实现人机联系。
6. 系统的自诊断功能。
系统内各插件应具有自诊断功能, 并把数据送往后台机和远方调度中心。此外, 还有远方控制中心的通信与防火、保安功能及措施。
(二) 主要特点
1. 微机系统和保护信息串行通信采用交流采
样, 大大提高了信息总量, 能够根据事件优先级迅速远传变电信息。
2. 系统采用微机采样。
微机变送器输入由CT、PT提供, 直接输入计算机编码与数据采集微机通信, 可传送多种计算量, 速度较快、精度较高, 是目前数据采集的最佳选择。
3. 微机保护与监控部分通信可在调度端查看和修改保护整定值。
4. 变电所综合自动化具有对装置本身实时自检功能, 方便维护与维修。
5. 抗干扰能力强, 可扩展性好。
6. 实现综合自动化后的无人值班变电所占地面积小, 大大减少了投资。
(三) 系统结构
1. 系统配置。
为了提高变电站综合自动化系统的可靠性和性能价格比, 在设计时就应采用分布式的变电站综合自动化系统配置模式。
该系统可以将变电所内各回路的数据采集单元、控制单元和保护单元分别集中安装在变电所的控制室内的数据采集柜、控制柜和保护柜中, 相互间通过现场总线与控制主机相连。这种分布集中组屏的结构, 便于扩充和维护, 而且其中一个环节出现故障时, 不会影响其他部分的正常运行。
2. 通信系统。
通信系统是将整个变电站综合自动化系统采集的数据乃至该变电站相应的配电线路上自动化系统采集的数据传输给变电集控中心和配电自动化集控中心, 站内通信采用光纤以太网, 保证在站内毋需中断其他设备。站外通讯采用光缆与中心站相连接, 由中心站进行遥控软件配置。
摘要：文章以电气主接线、配电装置、系统保护为重点对城市变电站的设计进行重点阐述。其设计思路和方法能对220kV城市变电站的设计者有一定的启示和借鉴作用。
关键词：220KV,城市变电站,电气系统,设计,综合自动化
城市变电站电气设计 篇2
110kv降压变电所电气部分设计
——第组
班级：电气班
姓名：
学号：
同组人：
时间：2011
XX大学XX学院电光系
一、原始资料
1.负荷情况
本变电所为某城市开发区新建110KV降压变电所，有6回35KV出线，每回负荷按4200KW考虑，cosφ=0.82,Tmax=4200h，一、二类负荷占50%，每回出线长度为10Km；另外有8回10KV出线，每回负荷2200KW，cosφ=0.82,Tmax=3500h，一、二类负荷占30%，每回出线长度为10km；
2.系统情况
本变电所由两回110KV电源供电，其中一回来自东南方向30Km处的火力发电厂；另一回来自正南方向40Km处的地区变电所。本变电所与系统连接情况如图附I—1所示。
图附I—1
系统示意图
最大运行方式时，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行；最小运行方式时，系统1投入一台发电机和一台变压器运行，系统2可视为无穷大电源系统。
3.自然条件
本所所在地的平均海拔1000m，年最高气温40℃,年最低气温-10℃，年平均气温20℃，年最热月平均气温30℃，年雷暴日为30天，土壤性质以砂质粘土为主。
4.设计任务
本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计内容包括：①主变压器选择；②确定电气主接线方案；③短路电流计算；④主要电气设备及导线选择和校验；⑤主变压器及出线继电保护配置与整定计算⑥所用电设计；⑦防雷和接地设计计算。
二、电气部分设计说明书
（一）主变压器的选择（组员：丁晨）
本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一、二级负荷，所以应装设两台三相三线圈变压器。35KV侧总负荷P=4.2×6MW=25.2MW，10KV侧总负荷P=2.2×8=17.6MW，因此，总计算负荷S为
S=(25.2＋17.6)/0.82MVA=52.50MVA
每台主变压器容量应满足全部负荷70%的需要，并能满足全部一、二类负荷的需要，即
S≥0.7
S30=0.7×52.20MVA=36.54MVA
且
S≥（25.2×50%＋17.6×30%）/0.82MVA=21.80MVA
故主变压器容量选为40MVA，查附录表Ⅱ-5，选用SFSZ9—40000/110型三相三线圈有载调压变压器，其额定电压为110±8×1.25%/38.5±5%/10.5KV。YNyn0d11接线，阻抗电压U%=10.5,U%=17.5,U%=6.5.（二）
电气主接线
本变电所110KV有两回进线，可采用单母线分段接线，当一段母线发生故障，分段断路器自动切除故障段，保证正常母线不间断供电。35KV和10KV出线有较多重要用户，所以均采用单母线分段接线方式。主变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，并装设避雷器进行防雷保护。本所设两台所用变压器，分别接在10KV分段母线上。
电气主接线如图所示。
（三）短路电流计算（组员：
陆晓敏
於佳）
1.根据系统接线图，绘制短路等效电路图如图所示
取基准容量S=100MVA,基准电压U=115KV、U=U=37KV、U=10.5KV，则
I==KA=0.5KA
I=I==KA=1.56KA
I==KA=5.5KA
各元件电抗标幺值计算如下：
（1）
系统1电抗标幺值
X=
X=0.198
（2）
变压器T1、T2电抗标幺值
X=X=0.167
（3）
线路WL1电抗标幺值
X=0.091
（4）
线路WL2电抗标幺值
X=0.12
（5）
变压器T3电抗标幺值
X=0.167
（6）
三绕组变压器的电抗标幺值
主变压器各绕组短路电压为
U%=0.5×（U%+U%－U%）=10.75
U%=0.5×（U%+U%－U%）≈0
U%=0.5×（U%+U%－U%）=6.75
故各绕组电抗标幺值为
8*=X9*==
X10*=X11*=
X12*=X13*==
（7）35kv出线线路电抗标幺值
35KV出线型号为LGJ—120(见导线选择部分)，设线距为1500mm，查附录表2-15得x1=0.347欧姆/千米，则
X14*=0.347*10*100/(37*37)=0.253
2.系统最大运行方式下，本变电所两台主变器（简称主变）并列运行时的短路电流计算
在系统最大运行方式下，系统1两台变压器和两台变压器均投入运行，短路等效电路图如图所示
X15*=
==0.167+0.12=0.287
（1）K1点短路
系统1的计算电抗为
==0.274
查附录3-1汽轮发电机计算曲线的，系统1在0s、0.2s、∞时刻向K1点提供的短路电流分量有效值的幺值分别为
I”*=3.159,I0.2*=2.519,I*=2.283
系统2向K1点提供的短路电流为
Ik=
则流入K1点总得短路电流为
I”=I”*
=3.159kA+1.742kA=3.73kA
I0.2=I0.2*
=2.519kA+1.742kA=3.32
kA
I=
I=2.283kA+1.742kA=3.18
kA
（2）K2点短路
短路等效电路图如图所示。图中
图附Ⅰ-4
系统短路等效电路图
图附Ⅰ-6
X17*=
X18*=
X15*+
X17*+=0.274+0.135+
X19*=
X16*+
X17*+=0.287+0.135+
系统1的电抗为
Xc*=
X18*=0.572
查附录3-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s，时刻向K2点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为
I”*=1.45,I0.2*=1.3,I=1.68
系统2向K2点提供的短路电流为
Ik=
==2.771kA
则流入K2点总的短路电流为
I”=I”*=1.45kA+2.771kA=5.6kA
I0.2=I0.2*=1.3kA+2.771kA=5.31kA
I=
I=1.68kA+2.771kA=6.05
kA
（3）k3点短路
短路等效电路图如图附1-7所示。图中
图附1-7
X20*=
X21*=
X15*+
X20*+=0.243+0.219+
X22*=
X16*+
X20*+=0.274+0.219+
系统1的计算电抗为
Xc*=
X21*=0.757
查附录3-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s，∞时刻向K1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为
I”*=1.091,I0.2*=1.002,I=1.2
系统2向K3点提供的短路电流为
Ik=
==7.483
kA
则流入K3点的短路电流为
I”=I”*=1.091kA+7.483kA=14.98kA
I0.2=I0.2*=1.002kA+7.483kA=14.37kA
I=
I=1.2kA+7.483kA=15.73
kA
（4）K4点短路
短路等效电路图如图附1-8所示。图中
图附1-8
X23*=
X17*+
X14*=0.388
X23*=
X17*+
X14*+=0.274+0.388+
则流入k4点总的短路电流为：
3.00kA
2.90kA
3.09kA
系统最大运行方式下，本变电所两台变压器一台运行一台备用时的短路电流计算及系统最小运行方式下短路电流计算过程与上述过程类似，限于篇幅，不一一罗列，仅将短路电流计算结果列于附录表I-1。
附录表
短路电流计算结果汇总表
主变压器运行方式
短路点
系统最大运行方式
系统最小运行方式
三相短路电流
三相短路电流
I″
I0.2
I∞
ish
I″
I0.2
I∞
ish
并列运行
k1
3.73
3.32
3.18
9.51
2.89
2.75
2.95
7.37
k2
5.60
5.31
6.05
14.28
5.10
4.94
5.28
13.01
k3
14.98
14.37
15.73
38.20
14.01
13.65
14.31
35.73
k4
3.00
2.90
3.09
7.65
2.79
2.73
2.82
7.11
一运一备
k1
3.73
3.32
3.18
9.51
2.89
2.75
2.95
7.37
k2
3.88
3.72
4.06
9.89
3.55
3.46
3.61
9.05
k3
8.99
8.73
9.13
22.92
9.01
8.84
9.08
22.98
k4
2.38
2.31
2.43
6.07
2.25
2.21
2.26
5.74
（四）主要电气设备的选择和校验（组员：
方民兴
付仁龙）
1.假想时间tima的确认
假想时间
tima等于周期分量假想时间tima·p和非周期分量假想时间tima·np之和。其中tima·p
可根据查图4-27得到，非周期分量假想时间tima·np可以忽略不计（因短路时间均大于1s），因此，假想时间tima就等于周期分量假想tima·p。不同地点的假想时间如附录表I-2
所示。
附录表I-2假想时间tima的大小
地点
后备保护动作时间tpr/s
断路器跳闸时间tQF/s
短路持续时间tk/s
周期分量假想时间tima·p/s
假想时间tima·p/s
主变110kV侧
0.1
4.1
3.73/3.18=
1.17
3.9
3.9
110kV母线分段
4.5
0.1
4.6
3.73/3.18=
1.17
4.4
4.4
主变35kV侧
3.5
0.15
3.65
5.60/6.05=
0.93
3.2
3.2
35kV母线分段
0.15
3.15
5.60/6.05=
0.93
2.6
2.6
35kV出线
2.5
0.15
2.65
5.60/6.05=
0.93
2.2
2.2
主变10kV侧
0.2
3.2
14.98/15.73=0.95
2.7
2.7
10kV母线分段
2.5
0.2
2.7
14.98/15.73=0.95
2.3
2.3
2.高压电气设备的选择与校验
（1）主变110kV侧
主变110kV侧计算电流，由于110kV配电装置为室外布置，故断路器选用SW4-110/1000型；隔离开关选用GW4-110D/600型；电流互感器选用LCWD2-110，变比为Ki=400/5，级次组合为0.5/D/D，1s热稳定倍数为35，动稳定倍数为65；电压互感器和避雷器分别选用JCC2-110型和FZ-110型。各设备有关参数见附录表I-3。
附录表I-3
主变110kV侧电气设备
安装地点电气条件
设备型号规格
项目
数据
项目
SW4-110/1000断路器
GW4-110D/600隔离开关
LCWD2-110电流互感器
JCC2-110电压互感器
FZ-110避雷器
210
1000
600
400/5
3.32
18.4
10.26
36.77
36.2
2205
980
196
110kV母线与110kV侧进线的电气设备与主变110kV侧所选设备相同。
（2）主变35kV侧计算电流，故断路器选用SW2-35/1000型，隔离开关选用GW5-35G/1000型，电流互感器选用LCWD1-35型，电压互感器和避雷器分别选用JDJJ-35型和FZ-35型。各35kV电气设备有关参数见附录表I-4。
附录表I-4
主变35kV侧电气设备
安装地点电气条件
设备型号规格
项目
数据
项目
SW2-35/1000断路器
GW5-35G/1000隔离开关
LCWD1-35电流互感器
JDJJ-35电压互感器
FZ-35避雷器
600
1000
1000
1200/5
5.478
24.8
15.19
115.4
1089
2500
2079.4
35kV母线与35kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，从略。
（3）主变10kV侧
主变10kV侧计算电流，故断路器选用SN10-10Ⅲ/3000型，隔离开关选用GN10-10T/3000型。各10kV电气
设备有关参数见附录表I-5。
附录表I-5
主变10kV侧电气设备
安装地点电气条件
设备型号规格
项目
数据
项目
SN10-10Ⅲ/3000断路器
GN10-10T/3000隔离开关
LAJ-10电流互感器
JDZJ-10电压互感器
FZ-10避雷器
2199.4
3000
3000
3000/5
14.923
41.08
125
160
381.8
715.4
6400
28125
22500
10kV母线与10kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，从略。
3.消弧线圈的选择
当35kV系统的单相接地电容电流大于10A时，应装设消弧线圈。由式（1-14），本变电所35kV架空线路的电容电流（接地故障电流）为：
所以不需装设消弧线圈。
（五）继电保护配置与整定计算（组员：崔其兵
陈亮)
1、主变压器保护配置
容量为40MVA的变压器应配置以下保护：
（1）瓦斯保护
包括动作与信号的轻瓦斯保护盒动作于跳闸的重瓦斯保护
（2）纵联差动保护
无延时跳开主三侧断路器，可作为变压器的主保护
（3）包括110KV侧复合电压启动的过电流保护和10KV侧过电流保护，其中10KV侧过电流保护作为本侧外部短路后备保护，以较短时限t1断开该断路器；110KV侧保护作为主变压器内部故障及35KV侧外部短路后备，带两段时限t2和t3（t3>
t2>
t1），以t2时限断开35KV侧断路器，以t3时限断开主变三侧断路器。
（4）零序保护
作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护
（5）过负荷保护
保护装设在主变110KV侧，动作后经延时发出预告信号
2、主变压器继电保护整定
（1）
瓦斯保护
一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250-300cm3，本所主变压器容量为40MVA，整定值取250cm3；重瓦斯保护油流速整定范围为0.6-1.5m/s，为防止穿越型故障时瓦斯保护误动作，将油速整定为1m3/s.（2）
纵联差动保护
由BCH-2型差动继电器构成。
1）
计算各侧一次额定电流，选择电流互感器变比，确定个互感器的二次额定电流，计算结果如表
名称
各侧数值
额定电压/kV
38.5
10.5
额定电流/A
40000/
(x
110)=210
40000/
(x
38.5)=600
40000/
(x
10.5)=2199.4
电流互感器的接线方式
D
d
y
电流互感器一次电流计算值/A
x210=363.7
x600=1039
2199.4
电流互感器变比的选择
400/5=80
1200/5=240
3000/5=600
电流互感器二次额定电流/A
363.7/80=4.55
1039/240=4.33
2199.4/600=3.67
取二次额定电流的最大的110KV侧位基本侧
2）
按下列三条件确定保护装置的动作电流
1））躲过变压器的励磁涌流，即
Iop=Krel
IN1T=1.3x210A=273A
2））躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即
Iop=Krel
Idsq
max=krerl（KnpKsamfi+⊿Uh+⊿Umid+⊿fb2）Ikmax
=1.3x（1x1x0.1+0.1+0.05+0.05）x3.73x103x37/115A
=468A
3))躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流，即
Iop=Krel
IN1T=1.3x210=273A，取Iop=522A，则差动继电器的动作电流值为Iopk=
x468/80=10.1A
3）
确定基本侧差动线圈的匝数
Ndc=ANo/
Iop=60/10.1=5.94
实际整定匝数为Ndset=5匝，则继电器实际动作电流为Iopk=60/5=12A，保护装置实际动作一次电流为
Iop=12x80/
A=554.3A。
4）
确定非基本侧平衡线圈的匝数
35KV侧
4.33x（Nb2c
+
5）=4.55x5
Nb2c=4.55x5/4.33-5=0.25
10KV侧
3.67x（Nb2c
+
5）=4.55x5
Nb2c=4.55x5/3.67-5=1.2
去平衡线圈匝数Nb2set=0，Nb3set=1匝。
5）
校验相对误差⊿fb
35KV侧
⊿fb2==（0.25-0）/(0.25+0)=0.048
10KV侧
⊿fb3==（1.2
-1）/(1.2+1)=0.032
⊿fb2、⊿fb3均小于0.05，说明以上选择的结果有效，无需重新计算
6）
校验保护灵敏度
在主变10KV侧出口两处短路时归算到110KV侧的最小短路电流为
Ikmin=
Ks=Ikmin/
Iop
=565.8/554.3=1.03<2
灵敏度不满足要求，请改用带制动性的BCH-1型差动继电器。
（3）
过电流保护
1）110KV侧复合电压起动的过电流保护
过电流保护采用三相星形接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比为Ki=400/5=80；电压元件接近110KV母线电压互感器。
Iop=
则
低电压继电器动作电压按躲过电动机自启动的条件整定，即
则
负序电压继电器的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，即
则
保护的灵敏度按后备保护范围末端最小短路电流来校验，即
2）10KV侧过电流保护
过电流保护采用三相星形接线，继电器为DL-11,电流互感器变比为Ki=3000/5=600，动作电流应满足以下条件：
1））躲过并列运行中，切除一台变压器时所产生的过负荷电流，即
2））躲过电动机自起动的最大工作电流，即
去Iop=6210A，则
作近后备保护时，保护的灵敏度为
灵敏度不满足要求，应改用复合电压起动的过电流保护
3）动作时间
10KV侧过电流保护动作时间t1=3s，110KV侧过电流保护第一段动作时间t2=3s+0.5s=3.5s，第二段的动作时间为t3=3.5s+0.5s=4s。
4）过负荷保护
过负荷保护装设在主变110KV侧，按躲过变压器额定电流整定，即
动作时间取10s3、35KV线路保护
（1）电流速断保护
电流速断保护采用的是两相继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器的变比Ki=150/5=30(35KV出线的计算电流为77.3A)，动作电流按躲过线路末端最大短路电流整定，即
灵敏度按保护安装处两最小相短路电流来校验，即
灵敏度不满足要求，因此改用电流电压连锁速断保护。
（2）定时限过电流保护
点时限过电流保护采用两相两继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比为Ki=30，动作电流按躲过线路最大负荷电流整定，即
灵敏度按线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流来校验：
动作时间t=2.5s
（六）所用电设计
为保证所用电可靠性，所用变压器分别安装于10kV母线I，II段上。所用变压器容量的选择，应按变电所自用电的负荷大小来选取。这里选两台型号为S9-63/10的所用变压器可满足要求。
（七）防雷和接地（组员：
陈鑫）
1.直击雷防护
在变电所纵向中心轴线位置设置两支间距D=98、高度为h=35m的等高避雷针，保护室外高压配电装置、主变压器及所有建筑物。已知出线构架高12.5m（变电所最高点），其最远点距较近避雷针11.5m，建筑物高7m，其最远点距较近避雷针18.7m。按“滚球法”检验避雷针保护范围如下：
本变电所建筑物防雷级别为二级，滚球半径为hr=45m。
因为h=35m
而其最远点距避雷针11.5m<，可见出线架构在避雷针保护范围内。
避雷针在建筑物高度上的水平保护半径为
而其最远点距避雷针18.7m<，可见建筑物也在避雷针保护范围内。
根据以上计算结果可知，变电所装设的两支35m等高避雷针能保护变电所内的所有设施。
2.雷电波侵入保护
为防止线路侵入的雷电波过电压，在变电搜1~2km的110kV进线段架设避雷线，主变压器各侧出口分别安装阀型避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110kV侧中性点装设一台避雷器。
3.接地装置设计
110kV为大电流接地系统，查表9-4，其接地电阻要求不大于0.5；35kV系统的接地电流为7A，故要求接地电阻，由表9-4，；10k系统的接地电阻要求不大于10；所用电380/220V系统的接地电阻要求不大于4。故共用接地装置的接地电阻应不大于0.5。
接地装置拟采用直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，垂直埋入地下，间距5m，管间用40的扁钢焊接相连成环形，则单根钢管的接地电阻为
式中，K、查表9-5和表9-6.因为，考虑到管间电流屏蔽效应的影响，初选10根钢管作接地体。管间距离a与管长l之比a/l=5/2.5=2，根据n=10和a/l=2查表9-8得，则钢管根数为
最终选10根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，用404的扁钢焊接相连，环形布置。由此算得接地电阻为
符合要求。
变电站电气一次设计讨论 篇3
摘要：本文主要分析了变电站电气一次设计的一些主要方法和特点，针对设计过程中的重点问题进行了探讨和分析，希望可以为今后的变电站电气设计提供参考。
关键词：变电站；电气；一次设计
一、前言
随着我国变电站电气设计工作的不断进步，设计的各种方法也在不断更新，为了能够提升设计的水平，必须要更加深入的分析设计的对策和方法，以及设计的管理要点。
二、变电站电气一次设计的基本要求
随着我国电力市场改革的深入和经济社会发展的转型升级，我国对电力的需求越来越大，这就给电网的设计与建设带来了巨大的压力。当前，电网的规模不断升级，电力设备现代化水平不断提高，这就使得变电站的设计与建设成为电力系统发展的重要内容之一。
现阶段我国的电力需求空前增长，在这样的形势下，变电站的建设必须要有长远的眼光，要走在系统升级的前面，也就是说变电站的建设要具有一定的超前性。这就要求变电站的设计必须从全局出发，正确处理好安全运行与经济效益之间的矛盾，正确处理前期建设与后期运行之间的矛盾，正确处理与后期升级之间的矛盾。因此，在设计变电站过程中，要选择最优的设计方案，保证变电站的建设既满足当前的电力供应需要，又不给今后电力系统的升级造成麻烦。
三、变电站电气一次设计的各项准备工作
为更好的满足变电站工程设计标准的要求，从而在施工前期，必须做好充足的准备工作，严格按照国家相关规范，再根据输变电工程设计特点，依据电气设计深度要求进行设计。也就是说，必须对基础资料予以准确的掌控，如：变电站位置、位置处的地震烈度、地质与环境情况等。所以，在变电站前期施工阶段，必须明确指出变电站的设计任务，按照国家发展的方针政策，对近期与远期规模予以全面考虑，再进行科学、合理的规划。可行性研究是基本建设程序中为项目核准提供技术依据的一个重要阶段。为满足输变电工程核准要求，在工程前期工作中，一定要根据国家有关规定，结合输变电工程特点，编制出符合规程、规范要求，满足可达到深度要求的设计成品。变电站可行性研究必须贯彻国家的技术政策和产业政策，执行各专业的有关设计规程和规定，推进资源节约型、环境友好型电网建设，推广应用通用设计、通用设备，促进标准化建设。
同时，变电站的电气一次设计所要遵循的相关原则：
在我国电网建设过程中，变电站的优化构建是关键步骤之一，所以在实施变电站的电气一次设计时，应该遵循下列原则：
1、所进行的相关设计应该充分满足相应区域中已经规划好的电力负荷总量以及中长期预测所需的充足变电容量的具体要求。
2、所应用的主接线方式力求满足可靠性以及灵活性的相关要求。
3、在进行设计时，要力求在占用较小范围的土地面积的基础上选用性能较为优良且体积较小的电气设备，并要求整个设计合理紧凑，达到节约资源的实际目的。
4、变电站应该采用技术性能较强以及可靠性较高、噪音量较低以及检修率较少的主电气设备。
5、力求所进行的设计能够充分满足高效运行以及高自动化、低通信误码的相关要求。
四、变电站电气一次设计研究
1、电气主接线设计
主接线方式的设计不仅直接关乎系统运行的可靠性和灵活性，也影响继电保护、控制方式、自动装置等。变电站电气主接线的设计可以说是电气设计的关键。故在设计主接线方式时应依次考虑其可靠性、灵活性和经济性，即使其能够良好的适应系统不同的运行状态，分别满足变压器在调度、扩建、检修情况下的不同需求，尽量不用或减少断路器接线、简化二次回路和继电保护、节约占地面积等。
设计时，应当根据实际需要确定接线方式，根据实际施工情况、需要综合考虑实用性、安全性以及经济性，选择最佳的一次接线方式。变电站最常用的主接线方案有四种，即单母线接线方式、双母线接线方式、单母线分段接线方式以及双母线分段接线方式，各个接线方案都有自己的适用范围和优缺点。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回；35—63kV配电装置的回路数不超过3回；6-110kV配电装置的出线回路数不超过6回。单母线分段接线方式适用于线路较长（故障多），而主变年负荷利用小时数高（不经常切换）且无功率穿越的场合。单母线分段接线方式适用于110-220kV配电装置出线回路数为3-4回时；35-63kV配电装置出线回路数为4-8回时；6-10kV配电装置出线回路数为6及以上时。双母线分段接线方式适用于主变年负荷利用小时数低（经常切换），而线路较短（故障少）或有功率穿越的场合。
2、电气防雷保护设计
为了避免雷电过电压与直击雷造成的伤害，变电站电气一次设计必须进行电气防雷保护设计。防雷保护设计主要有两种，即雷电过电压保护和直击雷保护。为避免线路侵入雷电波造成电压过高，进行雷电过电压保护。具体是指，在10kV母线与110kV进线上分别安装特定的避雷器；因为变电站配电装置主要是全户内布置的，屋顶避雷带应使用热镀锌扁钢，同时应当将其牵引到下部分与主接地网安全连接，所以，变电站采用屋顶避雷带避免直击雷的侵害，即直击雷保护。
3、电气接地保护设计
电气接地设计指的是，将电气设备的某部分与大地进行良好的连接。因为，在实际的变电站设计建造过程中，电气接地设计既可以有效防止触电，又可以避免电气一次设备的机械性损害，同时还可以有效避免火灾、爆炸的发生。这样，在确保变电站电气一次设备的正常运行的情况下，又避免了施工人员因触电而发生安全事故。
电气接地设计中的正常接地装置主要是由自然接地体、人工接地体两种接地体和接地线组成。其中，自然接地体最为常用。将接地体端部削尖，就可以直接打入地中。根据低压电气设备保护接地与高压接地系统的保护接地确定接地电阻的计算值。然后，环绕变电所敷设接地体。变压器只有一点与接地体连接，而变电所的低压、高压配电室都各有两处与接地体连接，变压器室与变电所内高压、低压配电室与均在室内用扁钢连接成一整体。另外，接电体多采用角钢；而接地线一般都采用扁钢或圆钢。接地保护设计应当将接地极深埋，并尽可能布置在配电站之外的空地中；接地保护主要以水平接地体为主，以垂直接地极作为辅，主接地网的接地电阻应当小于0.5Ω，选择镀锌扁钢，尺寸为6mm×6mm，垂直接地极则应当选择镀锌角钢，尺寸为50mm×50mm×2500mm。另外，还要注意在经常出入的大门处设置一些均压带，这些均压带与主接地网连接。最后，设备引下线最好选择镀锌扁钢，尺寸为60mm×8mm。
4、日常照明系统
照明系统是变电站正常工作的重要辅助系统，设计时应根据各个部门进行事故照明系统和工作照明系统的区分与设置。在设计工作照明系统时，应按照相关标准进行；在重要的场合与疏散通道、安全出口、楼梯间等都应设计有应急照明设备，主要是在正常照明因故障而中断时，为工作人员提供照明，进行疏散或者故障处理。中控室必须利用塑料的绝缘导线来进行暗敷，其与的地方可以采用明敷来完成布线。变电站的外部照明线路应选择镀锌钢管来进行敷设。
五、结束语
总而言之，必须要深入的分析一次设计的方法和具体的要点，从变电站电气设计的需求出发，明确设计需要采取何种设计对策，从而保证设计的效果更加突出。
参考文献：
[1]孙阳.220kV雍园变电站电气一次初步设计分析[J].中国科技纵横，2013（6）.
[2]邱丰隆，李華.浅谈某220kV变电站的一次设计[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2015（1）.
变电站电气设计方案的分析 篇4
1.1 变电站简单化接线的必要性
变电站接线需要一定的土地, 由于城市用地很紧张, 城市变电站的高低压接线很困难, 因此在设计变电站的时候要求线路要尽量简单, 这样占地面积会相对小一些。在设计的时候, 要不断的增加电源配置, 能够使220千伏的变电站深入到很多的城市中, 但是110千伏的电网网架在高压配电网中的用处非常大, 需要简化这种设计方式, 保证变电站的设备的性能要好, 例如在变电站在红的封闭GIS设备、继电保护设备、自动装置与高性能、高质量的高压断路器等方面都要进行良好的设计分析, 为城网110k V变电站在进行简单接线提供了技术保障。
1.2 城市电网110千伏变电站的高压接线方式分析
(1) 电网网内接线方式分析。这种接线方式应用在110千伏的变电站中, 其中的接线过程要通过两条线路的与110千伏的电网连接。其中的优点在于3台断路器在运行的时候可以提供四个回路进行适应, 在投入和切除110千伏的电源线路的时候线路相对很方便。其中有些缺点表现在, 在用两台断路器的时候, 这种项目在操作的过程中, 要相对复杂也就是在线路中如果没有出现故障也会出现停运的现象, 这种设备进行操作的时候, 设备在连接和操作的过程相对复杂, 操作此时也很多, 重要的一方面设备在进行转移的时候功率并不直接转移。
(2) 电网中变压器组接线方式。关于变电站的110千伏变中的电源, 对这方面进行接线的时候要采用3个路线的电源在电网中连接, 针对线路中的高压方面的连接, 要采用架空或者电缆的形式进行连接, 这种连接的方式主要的优点咱姨, 线路在接线的时候不用连接很多高压设备, 在接线的过程中, 方式也很简单, 这种接线的方式投资业很哈皮, 很重要的方面, 占地面积很少, 解决了城市用地紧张的问题。如果在线路在运行的是时候电站出现失电的现象, 电路能够很快的恢复用电。但是也存在缺点, 主要表现在线路中的电源负荷有限, 需要考虑好这方面的内容。
(3) 单母线接线方式。这种接线的方式, 主要应用在变电站高压侧的电源进行接线的时候应用, 接线过程中利用两个线路接到110千伏的电网中。设置一个主电源和一个备用电源。这种单母线的接线方式。在接高压侧的时候, 接线方式要具有一定的优点, 运行的功能也比较灵活, 供电的可靠性也很强, 如果电网中110千伏的主电源出现失电的现象, 线路中的备用电源能够迅速其中, 并且实现使用, 这种功能在运行的时候, 系统的占地面积很大, 投资业很多。一般都是线路中转移功率的时候采用这种方式进行连接。
2 合理配置变电站的电气设备
首先, 有些变电站兼用变压器的时候, 采用110千伏的变电站中要在接地变兼站用变进行连接, 这种方式在连接的时候要把110千伏的线路变成四个分段的节点, 在这个过程还要配置三台这样的河北, 其中接地兼站用变能够使用2台分别都连接在变压器中, 如果有1台设备在系统中停运, 需要其他两台都要连接使用, 实现设备的相互运用。
其次, 在设备的配置中, 要加强10千伏设备的电流互感器的配置。一般在城市电网中单项接地的时候, 电流都的故障要大于30A, 因此, 在进行110千伏变电站的10千伏的系统来说, 可以采用一种经消弧的线圈在接线, 要按照110千伏的主变采用YNO/Δ接线, 其中主变是10千伏, 要经过接地的过程, 要把电站的中性点进行接地。按照电力系统的规定, 对于110千伏在进行接地的时候要采用连续性的进行连接, 不要出现不必要的跳闸现象。
再者, 在变电站的10千伏的避雷器, 现阶段都采用室内110千伏的进行链接的时候, 其中涉及到很多部分的电缆, 在实际的应用中要采用10千伏的主变压器的引线要有15米左右。所以变压器的10千伏的引线中药采用氧化锌的避雷器, 这样能够实现很好的利用。而在主变柜旁布置10k V母线设备柜, 尽可能使主变压器间的电气设备远离氧化锌避雷器。
3 变电站的设备要室内化, 布置要多层化
人们对电力系统的要求逐渐增加, 很多地区都采用的一户一表的供电系统, 对单户的供电能够达到4-10k W的供电能力, 这种方案的实施能够提高线路的供电水平, 有效的减少的供电半径, 在提高供电质量的同时, 实现了供电水平的提高, 也降低了线路中的线损投资, 这方面同样也受到很多因素的影响, 另外室内的防火和防爆灯方面也要采用科学的设计方法。
4 选择的电气设备要经济和先进
对于电气设备的选用, 要关注经济性和先进性, 在设计变电站的时候, 要考虑电气设备的相互之间的匹配功能, 电力系统在其中的作用很大, 设备的性能很好。例如:比如, 在城市市区中的110千伏的变电站, 可以采用全封闭的GIS设备系统、10k V KYN型柜, 设备虽昂贵, 但安全可靠, 位于城市郊区的的110千伏变电站, 要选择室内间隔分布, 采用10k V XGN-12型柜, 既经济又美观。
5 变电站的防火设计
变电站的防火设计首先要研究电气设备本身的功能, 是否具有防火的功能, 要动电气设备的油量、分布方式入手, 另外变电站的电压器和电容器也是重点的防火对象, 针对室内的分布和主变压器屋, 考虑其中的排油坑、常规的消防设备等, 且变压器屋门要采用密封防火隔音门。在预防这类火灾时, 要根据规定进行避雷线、避雷针等的设置, 并对接地网要进行完善。另外, 过电压的保护装置也要认真选择。
6 结束语
关于变电站的电气设计, 要具体情况具体分析, 从变电站的系统作用和设备特征这方面考虑, 选择最好的设计方案。
参考文献
[1]毛卓平.浅谈变电站电气设计[J].科学之友, 2011 (1)
[2]温桥旺.某城市110kV变电站电网规划[J].沿海企业与科技, 2010 (2)
水电站电气设计研究的论文 篇5
进行增效扩容改造的电站均已运行多年，送出工程及与系统连接地点已经确定，变动的可能性不大，对电站的接入系统不必再进行论证，所以只要现有主接线相对合理，在增效扩容改造中可维持原主接线方案不变，只需根据现行规范和短路电流计算成果，对机组容量进行复核和选择设备即可。对个别电站由于多次修改，改变了原设计的主接线形式，增加或减少了部分设备，改变了布置，形成现有不合理的接线方式，造成重复容量大、损耗高、继电保护复杂、设备配置不合理等，或现有接线方式不适应目前电力系统要求，对这种情况应在设计过程中对主接线方案进行优化比选，同时复核送出线路的输送容量和电压降是否满足增效扩容的要求，复核电站内部电流互感器变比、电气设备动、热稳定和开断电流等能否满足要求。基本原则是送出电压等级和接入系统点不改变，否则投入资金会相应增加比较多，浪费比较严重。如果改变了主接线的接线方式或运行方式，涉及到电力系统的计量、保护方式和保护整定值等问题，需要与电力系统调度部门共同协商。早期投入的水电站当时电力系统容量较小，经过几十年的发展，电力系统的容量大为增加，结构也有很大的变化，网络在不断加强，同时由于发电机的改造，电气参数也会发生变化。因此，有必要根据目前电力系统的参数，或今后5～10年电力系统发展规划和改造后机组的参数，对短路电流进行重新复核计算。依据复核计算结果来复核现有电气设备的开断能力，或重新选择电气设备的型式和参数。一般情况下，严重老化设备、高耗能设备和淘汰设备会随着机组增效扩容一起进行更换，以提高电站运行的安全性，减少维护工作量，增加电站经济效益，保证新更新的电气设备能适应电力系统的发展和长期安全稳定运行。
电气设备的选择与布置
1995年以前的中小型水电站，由于受当时技术水平和建设资金的限制，电气设备存在性能较差、安全性不符合现要求、维护工作量大以及备品备件难以购买等问题。例如，低压开关柜多为GGD型或更老的BSL型等，开关和保护设备为DW系列或DZ10系列，而更多的是采用熔断器保护；10kV设备采用GG-1A开关柜配SN10少油断路器，或早期的真空断路器；35kV设备采用DW6、DW8等系列的多油断路器，或GBC户内型高压开关柜；110kV设备采用SW3、SW6及SW7少油型断路器；变压器采用SLJ1或SF7型等。这些设备是目前国家已明令禁止使用的产品，开断电流小，损耗大，不环保，由于诸多原因长期带病运行，严重影响电站和电网的安全，因此对这些电气设备进行更新换代是十分必要的。电气设备的选择应按照安全可靠、技术先进、维护简单方便和经济合理的原则进行，并应适应农村水电站的特点。对电气设备应根据增效扩容后的参数和短路电流计算结果来选取，而不应延用旧设备的参数来确定新设备的参数，这样可保证更换的电气设备能适应目前和将来系统发展的要求。由于设备基础、支架、房间的尺寸和开关站的位置均保持不变，因此在选择电气设备型式时还应考虑这些因素，尽可能多地利用已有基础或仅做小改动。
接地系统的检查与修复
水电站接地系统的好坏是关乎人身和设备安全的重要保障。接地电阻值是保证电站安全运行的重要参数，接地系统的设计不但要满足工频短路电流的要求，还要满足雷电冲击电流的要求，但在增效扩容和设备改造过程中，往往忽视了这部分内容。随着电网的不断发展，特别是电站内微机保护、综合自动化装置和电子元件的大量应用，这些弱电元件对接地网的要求更高，接地电位的干扰对监控和自动化装置的影响已经引起了人们的重视。早期投产的水电站由于短路电流较小和旧规范的要求，接地系统设计时接地线的截面积较小(原主网多为40×4扁钢，分支线多为20×4扁钢)，经过几十年的运行，接地网锈蚀严重，甚至部分断裂，特别是户外开关站和暴露于空气中的接地连接线的问题更为严重。因此，在增效扩容改造电气设备的同时，为保证水电站的安全运行，修复和改造接地系统也是十分必要的。在接地网改造修复前，首先应对现有接地系统的接地电阻进行实际测量，验证是否达到了设计目标值的要求。其次应对敷设于地面较浅的地下接地网（如开关站接地网及外引接地网）挖开后检查接地线的腐蚀和连接情况，检查暴露于空气中的接地连接线是否牢靠、截面积是否满足要求和锈蚀情况。在初步设计中应对现有接地系统做初步评估，如果接地电阻达不到设计值的要求或腐蚀严重，则应提出改造方案和目标值。在施工设计中应根据电力系统要求和短路电流计算结果提出具体的实施建议和改造范围，使其达到目标值。由于水电站已建成并运行多年，要改造厂房、尾水渠及大坝下方的地下或水下接地网已不可能，只有改造户外开关站的接地网和外引增加接地网面积，或采用其它相应的降阻措施来实现。接地网及接地线截面积的设计应按现行的接地设计规范进行，并复核接能电势和跨步电势是否满足要求。如果接地网系统良好，接地电阻符合目标值的要求，可以不对接地网进行改造，只需按最新设计规范对暴露于空气中锈蚀严重、接触不良的接地线以及改造设备的接地连接线进行修复。
城市变电站电气设计 篇6
【关键词】高压变电站；电气一次设计；电气主接线
变电站电气一次设计的主要包括变压器、发电机、隔离开关、断路器、输电线路以及电力电缆等电气设备的设计。发电、输电以及配电过程都是依靠变电站电气一次设备之间的相互连接而进行的。变电站电气一次设备的各个零件运行是否正常、一次回路与二次回路是否正确，除了会影响变电站的正常运行，还会影响到整个电力系统的正常工作。
1.高压变电站一次设计时应注意的问题
1.1主接线设计
变电站的主接线电器设计是电气设计的重要组成部分，它是根据电网中的地位、出线数量、回路数以及设备的特点来确定的，同时在设计的过程中我们还需要注意供电荷载控制，在满足供电可靠性、运行灵活性以及操作方便的基础上节约能源，同时扩大要求，也就是我们常说的经济、灵活和可靠性要求。
在经济性方面，变电站电气主接线设计要从方便维修、操作，节约投入成本、扩大建设规模等方面进行，同变电站高压侧采用断路器较小或者之间不采用断路器来进行接线。在电气设计中，以一次设备的选择除了保证接线有效、科学、安全的同时，我们要尽可能的选择经济、合理的电气设备和线路，对于变电站的占地面积、主接线设计等工作都应当尽可能的选择合理的技术和方法。以高压变电站的电气接线设计为例进行分析。接线设计的过程中要采用双母线、单母线两种线路配合，从接线的方式上选择科学的线路开关设计标准，从断路器中推出设备，并且将电气线路投入到使用中，以此作为变压器、设备检修的格力体系，取消那些没有必要的系统安全运行情况。考虑到上述种种原因，取消高压侧出现开关、隔离开关以及断路器开关都需要严格按照控制目标进行。综上述种种原因分析，我们在高压的变电站设计中，我们可以取消那些除了侧出现之外的侧进隔离开关。对于那些敞开式的设备而言，在断路器的选择上我们还可以设置一些现场检修要点，必要的时候还可以直接设置安全隔离带，从而保证周围设备运行环境安全。在这个过程中，组合器是断路器的重要组成部分，隔离开关、电流电压互感器是一个集成设备，通常都是按照绝缘结构进行维修的。随着设备制造水平的提高，设备可靠性大为提高，因此为开关检修设计的断路器两侧隔离开就关失去了存在的必要性和实际应用价值。
1.2高压变电站的典型接线方式
在高压变电站电气设计中，主要考虑的就是终端变电站以及中间变电站。前者变电站则接近高压变电站负荷中心，并在其中分为两路进线，从而将电能分配给低压用户，而实现这一分配的主要是通过两台主变来实现的。终端变电站的高压侧主接线形式有三种：单母线接线；内桥接线以及线路变压器组接线。对于单母线接线方式，主要是用在220kV变电站的高压侧主接线，且单母线分段的接线方式则是用在220kV变电站的低压侧主接线。
3.电气一次设备的选择注意问题
3.1变电器的选择
变电站变电器的设计应当要把主变压器作为设计的关键，设计人员对变电器的设计就是对主变压器的选择与设计。对于高压变电站，其主变压器的选择与设计应当充分考虑以下内容：①一些具有冷却功能的设备应当根据主变压器的外部工作环境、本身结构特征以及具体容量来决定；②变电器的选择应当以确定的有载调压或无激磁调压方式来决定；③必须严格按照电力系统要求设备的相数、绕组数、绕阻的接线组别等的实际需要作为最终变电器确定的条件。
3.2断路器的选择
断路器的选择会对变电站运行的安全性产生重要影响，因此设计人员应当对断路器的选择给予充分的重视。①设计人员应当尽可能延长断路器的使用寿命以及保证其性能发挥正常，尽量选择安装方便，简于检修的断路器；②断路器的选择应当确保其在电力系统合闸运行时还具备足够的导电性，以保证在负荷电流以及短路电流通过时，设备还具有良好的动稳定性能与热稳定性能。
4.电气接地设计
在实际的变电站设计建造过程中，为确保变电站电气一次设备的正常运行以及避免施工人员因触电而发生安全事故，一般会将电气设备的某部分与大地进行良好的连接，这就是我们所说的电气接地设计。电气接地除了可以有效防止触电，还可以避免电气一次设备的机械性损害，有效避免火灾、爆炸的发生。一般地，变电站电气一次设备的正常接地装置主要是由接地体与接地线组成，接地体一般分为自然接地体与人工接地体两种，最常用的是自然接地体，接地体多采用角钢，只要将其端部削尖，则可直接打入地中；而接地线一般都采用扁钢或圆钢。
接地体一般是环绕着变电所进行敷设，而变电所的高压配电室与低压配电室分别有两处都与接地体连接，变压器只有一点与接地体连接起来的。另一方面，变电所内高压配电室、低压配电室与变压器室均在室内用扁钢连接成一整体。最后，接地电阻的计算值应当满足高压小接地系统的保护接地以及低压电气设备保护接地与工作接地电阻计算值。
5.电气防雷设计
电气防雷设计主要是为了避免直击雷与雷电过电压的伤害，变电站电气一次设备的防雷保护设计主要有三种，即直击雷保护、雷电过电压保护以及接地防雷保护。直击雷保护即指变电站采用屋顶避雷带避免直击雷的侵害，这是因为变电站配电装置主要是全户内布置的，屋顶避雷带应使用热镀锌扁钢，同时应当将其牵引到下部分与主接地网安全连接；而雷电过电压保护主要是指为避免线路侵入雷电波造成电压过高，因此在高压进线与低压母线上分别安装特定的避雷器；接地防雷保护是指变电站接地方式主要以水平接地体为主，以垂直接地极作为辅，另外主接地网应当选择6mm×6mm的镀锌扁钢，垂直接地极则应当选择50mm×50mm×2500mm镀锌角钢。最后，设备引下线最好选择60mm×8mm镀锌扁钢。接地防雷设计应当尽可能布置在配电站之外的空地中，同时要将接地极深埋；主接地网的接地电阻应当小于0.5Ω，还要注意在经常出入的大门处设置一些与主接地网连接的均压带。
6.结语
综上所述，变电站电气的一次设计是一个综合工程，它是电力系统项目设计中的一个重要组成部分。要想做到变电站电气一次设计的完美实现，除了有一份成功的变电站电气设计方案之外，还需要注意诸如配电器、电气设备以及接線方式等方面的选择问题，只有这样，才能使变电站在实际的运行中获得最大的效益，才能使变电站电力系统实现用电的安全性，才能最终确保电力系统较高的经济效益以及社会效益。
参考文献
[1]杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯，2010.
变电站电气一次设计研究 篇7
某110k V变电所所在地区地势平坦, 交通便利, 空气较清洁, 区平均海拔300m, 最高气温40℃, 最低气温5℃, 年平均气温23℃。年平均雷电日55日/年, 土壤电阻率高达1000Ω·M。该变电站向该地区用35k V和10k V两个电压等级供电。
2 电气主接线设计
2.1 初步方案设计
根据原始资料, 此变电站有三个电压等级:110/35/10k V, 故可初选三相三绕组变压器, 根据变电站与系统连接的系统图知, 变电站有两条进线, 为保证供电可靠性, 可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案, 初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。
方案一:110k V侧采用双母线接线, 35k V侧采用单母分段接线, 10k V侧采用单母分段接线。
方案二:110k V侧采用单母分段接线, 35k V侧采用双母线接线, 10k V侧采用单母分段。
两种方案接线形式分别见图1~2。
2.2 最优方案确定
2.2.1 技术比较
在初步设计的两种方案中, 方案一:110k V侧采用双母线接线;方案二:110k V侧采用单母分段接线。采用双母线接线的优点:1系统运行、供电可靠;2系统调度灵活;3系统扩建方便等。采用单母分段接线的优点:1接线简单;2操作方便、设备少等;缺点:1可靠性差;2系统稳定性差。所以, 110k V侧采用双母线接线。在初步设计的两种方案中, 方案一:35k V侧采用单母分段接线;方案二:35k V侧采用双母线接线。由原材料可知, 问题中未说明负荷的重要程度, 所以, 35k V侧采用单母分段接线。
2.2.2 经济比较
对整个方案的分析可知, 在配电装置的综合投资, 包括控制设备, 电缆, 母线及土建费用上, 在运行灵活性上35k V、10k V侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。
由以上分析, 最优方案可选择为方案一, 即110k V侧为采用双母线接线, 35k V侧为单母线形接线, 10k V侧为单母分段接线, 其接线图见图1。
3 电气一次设备设计
3.1 主变压器的选择
3.1.1 主变压器台数的选择
为保证供电可靠性, 变电站一般装设两台主变, 当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时, 可装设一台。本设计变电站有两回电源进线, 且低压侧电源只能由这两回进线取得, 故选择两台主变压器。
3.1.2 主变压器型式的选择
(1) 相数的确定
在330k V及以下的变电站中, 一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小, 同时配电装置结构较简单, 运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时, 可选用两台容量较小的三相变压器, 在技术经济合理时, 也可选用单相变压器。
(2) 绕组数的确定
在有三种电压等级的变电站中, 如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上, 或低压侧虽然无负荷, 但需要在该侧装无功补偿设备时, 宜采用三绕组变压器。
(3) 绕组连接方式的确定
变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致, 否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接, 高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110k V及以上电压, 变压器绕组都采用星接, 35k V也采用星接, 其中性点多通过消弧线圈接地。35k V及以下电压, 变压器绕组都采用角接。
主变压器选SFSZ7-31500/110型, 其参数如表1所示。
其容量比为:15000/15000/15000。
3.2 断路器的选择与校验
断路器型式的选择:除需满足各项技术条件和环境条件外, 还考虑便于安装调试和运行维护, 并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况, 电压6~220k V的电网一般选用少油断路器, 电压110~330k V电网, 可选用SF6或空气断路器, 大容量机组釆用封闭母线时, 如果需要装设断路器, 宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术条件如下:
(1) 电压:Ug (电网工作电压) ≤Un
(2) 电流:Ig·max (最大持续工作电压) ≤In
(3) 开断电流:Idt≤Ikd
式中:Idt-断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量;Ikd-断路器的额定开断电流。
(4) 动稳定:ich≤imax
式中:ich-断路器极限通过电流峰值;imax-三相短路电流冲击值。
(5) 热稳定:I∞2tdz≤It2t
式中:I∞-稳态三相短路电流;其中:tdz=tz+0.05β2, 由和短路电流计算时间。
经过分析该变电站110k V母线侧与进线侧断路器选SW6-110/1250-15.8型, 35k V母线侧与出线侧选出断路器型号为SW2-35/1000-24.8型, 10k V母线侧选出断路器型号为SN10-10型, 10k V出线侧选出断路器型号为SN10-10/630-16型。
3.3 隔离开关的选择及校验
隔离开关是高压开关的一种, 因为没有专门的灭弧装置, 所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点, 可以有效的隔离电源, 通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择, 其技术条件与断路器相同, 应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较, 然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。经过分析, 该变电站110k V母线侧与进线侧选出隔离开关GW4-110/600型, 35k V母线侧选出隔离开关型号为GW2-35/1000型, 35k V出线侧选出隔离开关型号为GW4-35/600型, 10k V母线侧选隔离开关型号为GW2-10/2000型, 10k V出线侧选出隔离开关型号为GN1-10/400型。
3.4 电流互感器的选择及校验
电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6~20k V屋内配电装置, 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器, 对于35k V及以上配电装置, 一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器, 有条件时, 应尽量釆用套管式电流互感器。电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种, 一般弱电系统用1A, 强电系统用5A, 当配电装置距离控制室较远时, 亦可考虑用1A。经过分析, 该变电站110k V母线侧与进线侧选电流互感器型号为LB-110/2600/5型, 35k V母线侧与出线侧选电流互感器型号为LCWD1-35/800/5型, 10k V母线侧选电流互感器型号为LAJ-10/2000~6000/5型, 10k V出线侧选电流互感器型号为LA-10/300/5型。
3.5 电压互感器的选择及校验
电压互感器的型式应根据使用条件选择:6~20k V屋内配电装置, 一般釆用油浸绝缘结构, 也可釆用树脂绕注绝缘结构的电压互感器。35~110k V的配电装置, 一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器, 220k V以上, 一般釆用电容式电压互感器。当需要和监视一次回路单相接地时, 应选用三相五柱式电压互感器, 或有第三绕组的单相电压互感器组。电压互感器三个单相电压互感器接线, 主二次绕级连接成星形, 以供电给测量表计, 继电器以及绝缘电压表, 对于要求相电压的测量表计, 只有在系统中性点直接接地时才能接入, 附加的二次绕组接成开口三角形, 构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号 (绝缘检查) 继电器。经过分析, 该变电站110k V选择电压互感器JCC-110型, 35k V选择电压互感器JDJJ-35型, 10k V选择电压互感器JDZ-10型。
3.6 防雷及过电压保护装置设计
避雷器是一种保护电器, 用来保护配电变压器, 电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生;操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。避雷器有两种:1阀型避雷器按其结构的不同, 又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器;2管型避雷器, 利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用于线路作为防雷保护。阀型避雷器应按下列条件选择:1额定电压:避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。2灭弧电压:按照使用情况, 校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压, 是否等于或小于避雷器的最大容许电压 (灭弧电压) ;在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的80%。该变电站110k V母线接避雷器选FZ-110型, 35k V母线接避雷器选FZ-35型, 10k V母线接避雷器选FZ-10型。
4 结语
电气一次设计是变电站设计的重要内容之一, 主要设计内容包括电气主接线设计以及变压器、断路器、隔离开关等一些电气一次设备的设计。变电站电气一次设备的正常运行对整个变电站正常运行具有直接的影响。因而必须重视变电站电气一次设计, 降低变电站事故发生的频率。
摘要：在变电站的设计过程中, 电气一次设计是设计的关键, 电气一次设计的安全和稳定是保证电网正常运行的重要条件。本文主要结合实例阐述了变电站电气一次设计要点, 希望能够为同行借鉴和参考。
关键词：变电,电气一次,主接线,设备,变电器
参考文献
[1]饶莹, 郭炜, 徐鑫乾.110/20k V变电站电气一次部分设计[J].电力设备, 2008 (09) :54~55.
[2]刘娅.110k V变电站部分电气一次设计浅析[J].民营科技, 2009 (06) :56~57.
[3]陈国涛.变电站改建过程中的电气一次设计研究[J].电源技术应用, 2013 (07) :18~19.
浅析变电站电气设备改造设计 篇8
1 变电站设计原则
遵循国家及行业部门的有关规程规范, 以科学求实冈地制宜, 加快工程建设, 降低工程造价提高经济效益为宗旨进行设计。
(1) 本次改造, 在满足最新负荷供电需求的基础上尽量维持原建变电站的总体布置形式和接线形式, 在不增大变电站占地面积的前提下, 优化变电站的站容站貌和站内变交通以方便工作人员的运行监视和维护工作。
(2) 变电站改造工程的设计应符合“无人值班”站的要求。
(3) 变电站的改造需分阶段进行第一阶臣改造敷设2号主变压器35kV侧高压电缆;第二阶臣在脱空10kV侧负荷后进行10kV高压开关柜室, 以及控制室的土建改造工作和相应电气设备的安装工作;第三阶段进行控制窜设备和其他二次设备的改造工作;第四阶段, 在原控制室的基础上进行通信载波机室和并联电容器室的土建改造工作和相应电气设备的安装丁作。
(4) 本工程处于地震烈度Ⅵ度区。土建结构按Ⅶ度设防。
2 改造规模和设计范围
2.1 改造规模和目的
变电站的改造规模如下:
(1) 主变压器:1号主变压器被等容量更换为31.5MVA三绕组有载调压电力变压器。变压器中性点接线方式重新设计 (110kV中性点需设放电间隙及避雷器) 。
(2) l1OkV设备:110kV侧断路器全部更换为SF6断路器, 更换110kV侧部分电压互感器、电流互感器和避雷器。
(3) 35kV配电装置:由于目前2号主变压器的35kV母线跨越控制室和配电室, 为配合主控制室、10kV配电室及通信载波机室的土建施工。因此需要将2号主变压器的35kV侧采用高压电力电缆引出, 并相应建设该回电缆的敷设通道。
(4) 10kV配电装置:10kV侧接线改为单母线分段带旁路接线, 共16回出线, 盘柜双列布置, 采用XGN2-10型开关框, 内装ZN65A和ZNl2型真空断路器。
新增成套型并联电容补偿装置两组, 容量为每组4000kvar原有一组电容器拆除。原10kV开关柜室拆除后就地重建。成套并联电容器布置在并联电容器室内。
(5) 二次设备控制窀。35kV保护全部更换为微机型保护装置;10kV开关采用微机保护, 就地布置:并联电容器补偿装置采用微机保护;更换微机五防装置-套;原直流装置不更换, 但需要校核蓄电池容量;更换电度表屏一面刑用原有电能表将所有电能表接人现有负荷电量管理系统;对新增回路安装全电子电度表'并接入负荷电量管理系统。将控制室搬至新建的10kV开关柜室楼上。
(6) 载波通信机室和并联电容器室。利用原主控室和休息窜的场地新建通信载波机室和并联电容补偿装置室。
2.2 设计范围
针对上述改造内容的电气、土建、通信以及防雷接地、给排水等全部设计工作。
3 电气主接线
根据变电站改造工程现场查勘纪要以及变电站原来的设计, 变电站改造后的最终规模为:主变容量为2台31500kVA三相三绕组有载调压降压变压器;变电站以110kV、35kV、10kV三个电压等级出线;110kV侧为单母线分段带旁路接线2回进线, 2回出线;35kV侧为双母线接线, 出线8回;10kV侧为单母线分段带旁路接线, 设一组专用旁路断路器。出线16回, 并在10kV装设两组并联电容补偿装置和两组站用电变压器。
4 短路电流计算及设备选择
4.1 短路电流计算
根据供电局提供的目前系统归算到本站110kV母线上的阻抗值和各侧短路电流的计算结果, 并考虑为系统将来预留一定的发展裕度, 经计算校核提出变电站各侧的短路电流值。基准容量为100MVA。短路电流计算简图见图1。
4.2 改造设备选择
本工程位于地震烈度Ⅵ度区, 属Ⅲ级污秽区所选电力设备经校验完全满足运行、检修、短路和过电压的要求。
(1) 1号主变压器。为了降低电能损耗和年运行费用避用低损耗的铜芯三相双绕组有载调压油浸式变压器。
(2) 110kV断路器。选用先进、可靠、检修周期长的SF6断路器。
(3) l10kV电流巨感器。选用常规户外油浸式全密封电流互感器LCWB6型。
目前, 电力市场上还有一种干式高压电流互感器。这种电流互感器是由干式高压套管和贯穿式电流互感器组合而成具有无油、无瓷、体积小、重量轻、防火、防爆、污闪电压高、维护工作量小等优点。这种电流互感器避免了常规户外油浸式全密封电流砭感器具有的易漏油、维护工作量大且有爆炸危险等缺点能满足本站的技术要求。
(4) 110kV电压瓦感器。选用常规户外油浸式全密封电压互感器JCC6型。
(5) 35kV高压电力电缆及附件。由于电缆采用户外电缆架敷设, 冈此选用单芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。
(6) 10kV高压开关柜。选用安全可靠的XGN2-10型箱型固定式金属封闭开关柜。柜内进线回路装设ZNl2-10型真空断路器, 出线回路装设ZN65A-12型真空断路器。
(7) 并联电容补偿装置。选用集合式高压并联电容补偿装置。该装置型号为TBB-400叫4000ACW, 采用在中性点侧串联电抗器的Y型接线方式。此种接线方式具有接线简单、布置方便清晰的优点, 而且针对电容器内部故障的继电保护可采用的方式较多对串联电抗器的动热稳定要求和对避雷器的通流容量要求均较低。
(8) 主变压器中性点设备。改造后的主变压器110kV中性点装设有放电间隙、单极隔离开关和氧化锌避雷器可以满足对主变压器中性点接地或不接地的运行要求。
由于本站35kV出线总长仅69km经估算电容电流仅约8A, 因此主变压器35kV中性点不需装设消弧线圈。
5 电气设备布置
变电站本次改造工程的重点主要集中在设备改造和主控制楼的改造匕, 因此变电站的总布置方案、各级电压的进出线方向和110kV、35kV配电装置的形式基本维持不变。主控制楼的布置位置和楼外通道设置结合地形、地貌条件考虑.主控制楼主体建筑结构、通道设置和户内设备布嚣遵照规程、规范及防火要求和各建筑物的功能要求进行设计。110kV配电装置维持原来的布置不变采用户外集中式布置。35kV配电装置采用屋内开敞式布置, 布置在单独的35kV配电装置楼内。
5.1 35kV高压电缆敷设方式
2号主变压器35kV出线电缆的改造是整个改造工程的第一步。该回电缆可能的敷设方式有三种:第一种为新建电缆沟敷设;第二种为采用电缆桥架在主变压器场架空敷设;第三种为采用电缆桥架沿控制窀边坡敷设。若采用第一种方式出然会与站内现有的电缆沟和排水沟交叉不利于施工和敷设。若采用第二种方式需要新建桥架柱施工盛大且必然与站内10kV母线交叉。若采用第三种方式不需要土建施工工程量小经济性好。因此, 推荐2号主变压器35kV侧高压电力电缆采用电缆桥架明敷的方式敷设在主变压器场和10kV开关宦之间的台地边坡上。电缆上方加装保护设施.防止控制楼的施工威胁电缆外绝缘。
5.2 主控制楼布置方式
主控制楼底层为10kV开关柜室、通信载波机室和并联电容补偿装置宅。第二层为控制室、蓄电池室和其他一些辅助房间。根改造步骤。在脱空10kV侧负荷后先对现有的10kV高压开关柜审改造然后再将控制审设备迁至新建的控制审, 最后冉建设通信载波机窀和并联电容补偿装置室及楼上的辅助性建筑物。由于10kV开关柜室侧的改造不能影响控制摩的运行, 因此对10kV开关柜窄侧建筑物的改造只能在现有的10kV开关柜室基础上进行。
方案一:开关柜为双列布置, 以尽量减小房间的长度, 但是设备布置较复杂, 需采用3回母线桥联络两列开关柜。
方案二:开关柜为双列布置.公用柜布置在一列进出线柜布置一列。这样设备布置清晰, 仅需采用2回母线桥联络两列开关柜胆是房间长度远超过方案一。因受场地的限制推荐方案一为最终方案。
5.3 1号主变压器布置
因改造后的1号主变压器的外形尺寸为7370mm×4330mm×5190mm (长×宽×高) 。而现有的主变储油池尺寸仅有6800mm×6200mm, 故需要对1号主变储油池进行扩建。另外, 还需在两台主变压器之间增设主变事故油池和油水分离装置。
6 过电压保护及接地
6.1 过电压保护
按《电力设备过电压保护设计技术规程》, 为防止10kV侧隔离开关断开后, 主变高压绕组对主变低压绕组的静电感应和电磁感应过电压损坏主变低压绕组, 在主变低压侧装设一组氧化锌避雷器。主变110kV中性点除装设氧化锌型避雷器外还装有放电间隙。为防止电气设备遭受直击雷站内采用避雷针保护。为避开新建的主控制楼2号避雷针异地重建‘并与接地装置可靠连接。
6.2 接地
在新建的主控制楼地下0.8m处采用50mm×6mm镀锌扁钢敷设一闭合接地网作为控制楼主接地网。另外.在各层楼板上利用楼板钢筋和镀锌扁钢敷设均压网有效降低接触电势和跨步电势, 保护工作人员的人身安全。改造后的控制楼的接地网和开关站的接地网有效地连接成一个整体。改造后全站的工频接地电阻值不应大于0.5Ω。
避雷器接地引下线均设置垂直接地体。控制楼、配电装置的现浇楼板、柱筋与地网可靠连接接地。所有电气设备与地网连接点均作明显标志。
结语
综上说述, 变电站电气设备改造对改善变电站供电性能有着重要的影响, 若熟练掌握了相关的知识将会在改造过程中发挥出重要的作用, 但还需要依靠技术人员的不断实践研究。
摘要：对变电站电气设备进行改造, 具有提高变电站工作效率的作用。文章通过对变电站设备改造的必要性进行分析, 阐述了设备改造规模、设计范围、电流计算及设备选择等, 以期为同类设计作参考。
关键词：变电站,设备,改造,设计
参考文献
[1]毛卓平.浅谈变电站电气设计[J].电力建设, 2011年02期.
关于变电站电气设计方案的探讨 篇9
20世纪70年代末, 建筑行业是我国最大的支柱产业之一, 建筑电气专业处于无标准规范、无科技期刊、无专业学会、无科研机构、无情报交流的状态, 这与国家经济发展是很不相称的。建筑电气专业存在的上述问题不解决, 势必要拖建筑行业的后腿。经过短短几年时间, 这一情况得到了巨大的改观。大专院校先后在电气自动化专业开设与建筑电气有关的基础课程, 中国建筑学会建筑电气学术委员会、全国建筑电气设计技术协作及情报交流网成立, 《建筑电气》杂志出版发行, 部标《建筑电气设计技术规程》也于1983年颁布, 为建筑电气专业设计今后的发展打下了坚实的基础, 成为推动建筑行业同步发展的动力。
电力工业是国民经济发展的先行工业和基础工业, 它是一种将石油、煤、天然气、核能、水能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业, 为国民经济的其他各部门稳定、快速发展提供了充足的动力。电力工业的发展水平是反映国家经济发展水平的主要标志。
变电站有降压变电站和升压变电站2大类。降压变电站一般远离发电厂而靠近负荷中心;升压变电站一般是紧靠发电厂, 作为发电厂升压站部分。本文所设计的就是降压变电站, 它一般由低压配电室、变压器室、高压配电室等构成。
变电站中安装的电气设备, 其主要作用是调整负荷、启停机组、监视主要设备的运行状态、切换设备和线路、及时处理异常故障等。根据作用的不同, 可将电气设备分为一次设备和二次设备, 通常把生产、输送、变换、使用和分配电能的设备称为一次设备, 把对一次设备和系统的运行进行控制、测量、保护及监视的设备称为二次设备。本次设计主要是对变电站一次部分的设计。
2 电气主接线的设计
2.1 电气主接线基本要求
电气主接线是指变电站或者发电厂中一次设备按照设计要求连接起来用来生产、分配和汇集电能的电路, 也叫主电路。采用哪一种主接线形式与发电厂、电力系统原始资料, 变电站本身运行的灵活性、可靠性和经济性的要求等密切相关, 并且它对配电装置布置、电气设备选择、控制方式和继电保护拟定都有很大的影响。在设计主接线的时候, 主要的矛盾通常发生在经济性与可靠性之间。想要使主接线灵活、可靠, 必须要选择现代化的自动装置和高质量的设备, 从而导致了投资费用的提高。所以, 主接线设计应该在满足灵活性和可靠性的前提下做到经济的合理性。
变电所的主接线应根据变电站设备特点、出线回路数、所在电网中的地位及负荷性质等条件确定, 并且应该满足供电运行灵活、可靠, 投资节约、操作检修方便和便于扩建等要求。具体来说, 变电站的主接线应必须满足以下基本要求: (1) 应尽减少投资费用; (2) 根据变电站在电力系统中的作用、地位和用户性质, 保证必要的电能质量, 并满足供电可靠性的要求; (3) 应该尽量接线简单、操作方便和运行灵活, 以便检修和维护, 并保证运行安全。
2.2 电气主接线选择标准
(1) 所址条件; (2) 接入系统的方式; (3) 变电站在系统中的地位和作用; (4) 分期和最终建设规模; (5) 出线回路数和电压等级。
2.3 主接线方式选择
2.3.1 主接线设计依据
2.3.1. 1 双母线
(1) 负荷较大、电源较大; (2) 110~220 k V出线数为5回或5回以上; (3) 出线带电抗器的6~10 k V配电装置; (4) 35~60 k V出线超过8回。
2.3.1. 2 单母线
主要用在回路少并且没有重要负荷的变电站和发电厂中, 单母线分段主要应用在发电厂和变电站6~10 k V接线中。
2.3.1. 3 旁路
(1) 110 k V出线在6回以上; (2) 220 k V出线在4回以上。
综合以上资料并结合本变电站的实际情况, 220 k V侧有3回出线。又由于该变电站在整个电力系统中处于重要的地位, 故各侧都不允许断电。
2.3.2 电源侧主接线方案的确定
根据要求可以草拟以下2种方案, 如表1所示。
由以上比较结果可知, 这2种方案都有较好的可靠性和灵活性。由于本变电站在整个系统中占有较重要的地位, 要求保证对某些重要用户不中断供电, 故综合考虑, 220 k V侧宜采用方案Ⅰ。
2.3.3 主变中性点接线方式的设计
根据电力系统的实际情况, 110~500 k V系统是大电流接地系统, 因此变电站主变的110~220 k V侧的中性点应该选择中性点直接接地方式。
2.3.4 无功补偿容量选择
《并联电容器装置设计技术规程》第1.0.3条规定:“电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计, 调相调压计算及技术经济比较确定。”对220 k V可按照主变容量的37%考虑。
3 短路电流计算
3.1 短路电流计算的目的
在变电站的电气设计中, 短路电流计算是其中一个非常重要的环节, 其目的主要有以下几方面: (1) 在选择电气设备时, 为了保证设备在故障和正常运行情况下都可以安全、可靠地工作, 同时又尽量节约资金, 就必须进行全面的短路电流计算; (2) 在选择电气主接线时, 为了确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施, 或比较各种接线方案等, 都需要进行必要的短路电流计算。
3.2 短路电流的计算方法
对于电力系统网络, 我们可以采用一种运算曲线来计算任意时刻的短路电流, 即按照我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数, 逐个计算在不同的阻抗条件下某个时刻t的短路电流, 然后取所有这些短路电流的平均值当做运行曲线, 再计算电抗Xjs和某个时刻t情况下的短路电流值。
4 电气设备选择
4.1 导体的选择
需选择的导体主要有:各电压级的汇流母线、主变引下线、出线和各电压级的绝缘子等。选用的导体允许最高工作电压不应低于该回路的最高运行电压, 即Ual.m≥Usm。其中, Ual.m=1.15UN, Usm≤1.1Us N。一般按照UN≥Us N选择电气设备的额定电压。
对于导体:Ial≥Imax;对于电器:IN≥Imax。
Imax的计算方法:
(1) 220 k V主母线:按实际功率分布进行计算。
(2) 旁路母线回路:Imax=需要旁路回路的最大额定电流或最大持续工作电流。
(3) 主变的引下线:Imax=1.05IN对应电压侧。
(4) 出线:
1) 单回线:Imax=最大负荷电流;
2) 双回线:Imax= (1.2-2) I单回线路最大负荷电流。
(5) 分段回路:Imax=1.05ITN×K (ITN为变压器额定电流, K=0.5~0.8) 。
4.2 220 k V母线的选择
4.2.1 按导体长期发热允许电流选择截面
所以选择型号为LGJ-120的钢芯铝绞线, 屋外载流量为380 A。
4.2.2 热稳定校验
短路持续时间为:
tk=tpr+tab=4 s
周期分量的热效应为:
因为tk>1 s, 所以不计算非周期分量的热效应。故:
Qk=QP=11 k A2·s
正常导体运行时的温度为:
根据《电力工程电气设计手册》查表, C=89 mm满足短路时发热的最小导体截面为:
满足热稳定要求。
4.2.3 动稳定校验
由于所选是软母线, 所以不进行动稳定校验。
4.3 220 k V侧主变引下线的选择
220 k V侧室外型主变引下线一般用钢芯铝绞线LGJ。
4.3.1 母线截面选择
由于母线的传输容量很大, Tmax=5 500 h, 长度超过20 m, 故按经济电流密度选择截面。查《电力工程电气设计手册》, 当T=5 500 h时, J=1.1 A/m, KS=1.0, 故:
没有正好符合的截面, 因此我们选用接近的LGJ-300, 导体70℃时允许电流为Ial=770 A。
4.3.2 热稳定效验
短路持续时间为:
周期分量的热效应为:
因为tk>1 s, 故不计算非周期热效应。
正常运行时导体的温度为:
查《电力工程电气设计手册》, C=94 mm满足短路时发热的最小导体截面为:
满足热稳定要求。
4.3.3 电晕校验
根据《电力工程电气设计手册》, 海拔不超过1 000 m的地区, 在正常相间距离情况下, 如果导体型号和外径不小于一定数值, 则可以不进行电晕校验。电压为220 k V, 软导型号为LGJ-300, 故可以不进行电晕校验。
4.4 断路器的选择
依照《电力工程电气设计手册》规定:35 k V及以下可选用少油、真空、多油断路器等, 但应注意经济性;35~220 k V可以选用少油、空气断路器等。综合考虑, 我们认为应尽量利用经过国家鉴定推荐使用的新产品, 同时为检修方便, 最终选用SW6-220/1200断路器。
计算过程:
根据220 k V侧额定电压、Imax及安装在屋外的要求, 查《电力工程电气设计手册》, 可选SW6-220/1200型少油断路器。
周期分量的热效应为:
因为tk>1 s, 故不计算非周期热效应。短路电流引起的热效应为:
4.5 隔离开关的选择
隔离开关种类很多, 根据安装地点的不同可分为屋外式和屋内式, 按绝缘支柱的数目可分为双柱式和单柱式。它对配电装置的占地面积有非常大的影响, 选型时应该根据使用要求和配电装置的特点以及经济技术条件来确定。
隔离开关的计算选择:
根据UNS=220 k V, Imax=316 A, QK=12.6 k A2·s, Ish=4.38 k A进行综合考虑, 可选用GW6-220D/1000-50型号的隔离开关。
把计算数据和隔离开关的有关参数列表, 如表2所示。
由表2可知, 所选隔离开关GW6-220D/1000-50符合要求。
4.6 电压互感器的选择
互感器包括电流互感器和电压互感器, 它是一次系统和二次系统间的联络元件, 用来分别向继电器、测量仪表的电流线圈和电压线圈供电, 从而正确地反映电气设备的故障和正常运行的情况。其作用有如下2点: (1) 使高电压部分与二次设备隔离, 并且互感器二次侧都接地, 从而保证了人身和设备的安全; (2) 将一次回路的电流和高电压变为二次回路标准的小电流和低电压, 使保护装置和测量仪表小型化、标准化, 以达到价格便宜、结构轻巧, 易于屏内安装的目标。
4.6.1 电压互感器的容量和准确级
因为电压互感器本身有内阻抗和励磁电流, 因此测量结果的相位和大小有误差, 而电压互感器的误差与负荷有关, 因此同一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量, 一般额定容量是指对应于最高准确级的容量。
电压互感器的准确级是指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内, 负荷功率因数为额定值时电压误差的最大值。
4.6.2 电压互感器及型式的选择
(1) 按一次回路电压选择:为了保证电压互感器在规定的准确级下安全运行, 电压互感器一次绕组所接电网电压应在 (1.1~0.9) Ve范围内变动, 即应满足:1.1Ve1>V1>0.9Ve1。
(2) 按二次回路电压选择:电压互感器的二次侧额定电压应该满足测量使用标准仪表和保护的要求, 电压互感器二次侧额定电压可按表3进行选择。
电压互感器的型式和种类应根据安装地点和使用条件进行选择, 20 k V及以上配电装置, 当容量和准确级满足要求时, 一般采用电容式电压互感器, 本次设计选用JCC2-220。
4.7 电流互感器的选择
当前电力系统中使用广泛的是电磁式电流互感器, 它的原理和变压器相似, 特点为:一次绕组串联在电路中, 并且很少, 电流由被测试电路的负荷电流决定, 与二次侧电流的大小无关;二次侧的电流绕组阻抗非常小, 因此它在近于短路的状态下运行。根据《电力工程电气设计手册》:只要装有断路器的回路都应装设电流互感器;对非直接接地的系统, 依具体要求按三相或两相装配;对于直接接地的系统, 按三相配置;变压器和发电机的中性点、变压器和发电机的出口、桥形接线的跨条上等也应该装设电流互感器。
依电流互感器的选择条件UN1≥UNS和INI≥Imax, 分别选出各电压等级的电流互感器, 具体如下:
(1) 主变引下线的电流互感器:LCW2-200 W (2*200-2*600/5) ;
(2) 母联的电流互感器:LCW2-200 W (2*200-2*600/5) 。
4.8 绝缘子和穿墙套管的选择
4.8.1 型式选择
根据装置环境、地点, 选择屋外、屋内或防污式的满足使用要求的产品型式。通常屋外采用联合胶装多棱式, 屋内需要倒装时采用悬挂式, 不需要倒装时采用棒式。
4.8.2 额定电压选择
无论套管或支持绝缘子都要求负荷产品额定电压满足等于或大于所在电网电压的要求。
4.8.3 动热稳定校验
4.8.3. 1 穿墙套管的热稳定校验
对导体校验热稳定, 其套管的热稳定能力It2t应该大于或等于短路电流通过套管所产生的热效应Qk, 即It2t≥Qk。母线型穿墙套管无需热稳定校验。
4.8.3. 2 动稳定校验
套管和支持绝缘子都要进行动稳定校验。布置在同一平面内的三相导体在发生短路时, 套管或支持绝缘子所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。支持绝缘子的抗弯破坏强度Fde是按作用在绝缘子上的高度H给定的, 而电动力Fmax是作用在导体截面中心线H1上, 折算到绝缘子帽上的计算系数为H1/H, 则应满足:
式中, 0.6为裕度系数, 是计及绝缘材料性能的分散性;H1为绝缘子底部导体水平中心线的高度 (mm) , H1=H+b+h/2, 而b是导体支持器下片厚度, 一般竖放矩形导体b=18 mm, 平放矩形导体及槽形导体b=12 mm, h为导体中心到支持器距离。
结合设计条件, 选用CMLC2-10/3000, 其长度LCE=655 mm, Fde=12.5 k N。
5 结语
本文概述了变电站电气一次部分的设计方案, 其中包括变电站总体概述、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择, 对实际变电所设计具有一定的指导意义。
参考文献
[1]刘介才.工厂供电设计指导.北京:机械工业出版社, 1998
[2]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册:电气一次部分.北京:中国电力出版社, 1989
[3]戴绍基.工厂供电 (电气运行与控制专业) .北京:机械工业出版社, 2002
[4]黄纯华.工厂供电.天津:天津大学出版社, 2001
[5]苏文成.工厂供电.北京:机械工业出版社, 1981
城市变电站电气设计 篇10
在变电站实际工程设计中, 应根据不同的站址地形, 气候环境、出线走廊、建设规模等条件, 优化接线及平面布置, 合理组合典设模块, 有效减少土地占用, 积极采用先进成熟的新技术、新设备。不断提高变电站建设的效率和效益。
1 变电站总平面布置的原则
1.1 缩短变电站设备之间的连接线
电气总平面布置首先应满足电气主接线所表明的生产顺序要求, 应使设备相互靠近, 布置紧凑, 这样既可减少电能损耗, 缩短连接导线和电缆的长度, 使电缆敷设方便, 又可以减少事故和故障几率;同时, 便于设备的正常维护巡视和定期检修, 即使事故发生也能及时处理, 不使事故扩大。
1.2 整体布置思路
为保证大型设备 (如变压器) 的运输、安装和检修的方便, 应尽量缩短运输距离。要求主控室、主变压器和开关楼之间交通方便, 主控室应布置在易于观察整个变电站概况的位置, 尽量减少电气设备及其连线管路的交叉和干扰。保证进线和出线方便, 尽可能减少架空导线交叉。
1.3 远近期结合, 留有发展余地
电气总平面布置应按批准的规划容量进行设计, 并留有发展余地。规划容量偏大或偏小, 都将导致总平面布置的不合理。偏大将造成浪费, 偏小则将使布置拥挤混乱, 影响安全运行, 产生不良后果。电气总平面布置要妥善处理好分期建设的关系。初期建筑宜集中布置以便于分期购地和利于扩建, 减少前、后期工程在施工和运行上的相互影响。初期工程要为后期工程创造较好的施工条件, 后期工程施工要尽量避免影响运行。
1.4 布置紧凑合理, 尽量节约用地
各设备宜集中布置, 以减少占地面积, 充分合理地利用空间;并要注意利用荒地、劣地、坡地, 少占或不占农田。地形条件狭窄的工程, 可将控制楼、通信楼、检修间等功能相近或互有联系的电工建构筑物采用多层联合布置。
1.5 结合地形地质, 因地制宜布置
(1) 依据不同的自然地形, 确定各级配电装置的型式及其相互间的平面组合, 选择合理的布置位置。在此基础上, 灵活布置附属设施及站前建构筑物。
(2) 高压配电装置等主要建构筑物, 要尽量沿自然等高线布置, 以减少土石方工程量, 避免高填深挖和减少基础埋设深度, 便于场地排水。
(3) 山区变电站的主要建构筑物, 不宜紧靠山坡, 应有防止因塌方而危及电气设备和建构筑物的有效措施。屋内配电装置, 如主控楼、主变压器、并联电抗器等主要建构筑物及大型设备, 应布置在土质均匀、地基承载力较大的地段;要避开断层、溶洞, 以及可能发生滑坡、崩塌等不良地质构造的地段;还要尽量不破坏山体的自然地貌, 以保证山体固有的平衡, 减少不安全因素。
1.6 符合防火规定, 预防火灾和爆炸事故
为确保变电站的长期安全运行, 建构筑物布置要严格执行《建筑设计防火规范》的有关规定。道路设计要考虑消防车的通行, 使消防车能迅速到达火灾地点, 及时扑灭电工建筑物区内的火灾。
2 具体设计
2.1 变电站概况
某地区是某市边缘的一个新经济开发区, 该地区以棉纺、针织等轻工业为主, 发展前景良好, 为满足该市经济发展及人民生活用电要求, 决定新建本变电站。本站除了给本地区工业及生活用电外, 还向周围乡镇工业企业及农业供电。本站由电力系统的S1、S2两电源供电;S2为无穷大系统, S1为1000MVA;S1、S2由110k V线路联系, 与本站形成110k V环网可满足供电可靠性要求。该地区变电站为110k V变电站, 有2个电压等级110/10k V分两期完成。
2.2 总平面布置的内容和基本要求
变电所的总平布置图是一张反映变电所全貌的俯视图, 电气主接线图反映了电气设备间的电气连接, 而总平布置则表示了电气设备的相对位置、连接方法、总体布局和定位, 因此它是施工设计和安装中的重要图纸之一, 也称第二张司令图。总平面布置主要解决和协调全所建筑物, 道路在平面布置的相互关系和相对位置。高压配电装置-变压器-低压配电装置的布局是总平面布置的主体, 是核心。
2.3 主控制室
主控制的安排室应该考虑美观、位置适中便于和各电压级的配电装置联系, 一般靠近大门, 并应该考虑设置维修间、运行人员休息室等。
2.4 补偿电容器室
考虑电容器易爆, 不能与主控制室及其配电装置设置在同一室内, 但应该尽量与10k V配电装置靠近, 以减少电缆的长度。
2.5 10kV配电装置
10k V配电装置为屋内配电装置, 其尺寸应该详细计算各高压开关柜的尺寸和数量。
2.6 端子箱、配电箱与电缆沟
DL、PT、CT及主变旁边均应有端子箱, 其二次电缆下电缆沟入主控制室, 所以各个电压级配电装置都应有通往主控制室的电缆沟。配电箱是供检修用的动力电源, 端子箱、配电箱在总平中可以不画但电缆沟的位置必须画出, 在各个电压级的配电装置平面布置图上应该全部画出。
2.7 相位关系
总平可以画成单线图, 但屋外各电压级的配电装置应该画成三线图, 那么就应该反映出相序。各电压级配电装置的相序排列应该尽量一致, 一般原则是:面向出线电流流出方向自左至右, 由远至近, 由上到下, 按A、B、C相顺序排列。
2.8 管沟的位置
应从整体出发, 按规划最终目的全面规划, 平面和管沟相互协调, 合理布置, 不宜穿套重建用地。在变电站中屋内电缆敷设主要采用电缆沟。当属于下列情况时采用电缆隧道:
(1) 同一通道的地下电缆数量众多, 电缆沟不足以容纳时;
(2) 同一通道电缆数量较多, 且位于有腐蚀性液体或经常有地面水流溢的场所;
(3) 含有35k V以上高压电缆, 或穿越公路、铁路等地段时。若屋内主控室, 继电保护室, 高、低压开关室为分层布置, 在主控室、继电保护室或高、低压开关室等有多根电缆汇聚的下部, 应设有电缆夹层。电缆夹层净高一般在2~3m之间, 过高和过低都不便于电缆作业。
2.9 大门
建在靠近公路旁, 宜采用钢门, 门宽应满足运输所用大型设备的要求。
2.1 0 道路
所用道路设计应根据运行检修要求, 并结合总平面, 竖向布置设计标高协调一致, 相互衔接。道路宽一般为:3.5m;转弯半径不小于7m。
2.1 1 主变位置
其布置应与配电装置, 无功补偿装置相配合, 主变压器应布置在室外。
2.1 2 出线位置
各点及电压的屋外配电装置应结合地形和所对应的分向进行平面组合。尽量避免线路交叉, 尽量缩短主变引下线的长度。各级电压配电回路相序排列应该一致。
2.1 3 设置供操作巡视用的通道
其宽度不应为0.8~1m。采用明沟排水时, 明沟应扩面处理, 沟的纵度应小于0.3%, 总深度不应小于0.2m, 阴沟可用梯形或矩形断面, 梯形沟底宽度应为0.3m, 矩形沟底宽度应为0.4m。硅石或混凝土铺面的梯形沟面宜采用1:0.75~1.1的边坡明沟宜沿道路布置, 应减少与道路和管沟的交叉, 当交叉时宜采用垂直交叉。如图1为某变电站总体及主要电气设备布置图。
3 结语
变压器是电站中最重、油量最多的设备之一, 且又处于一次接线的纽带地位处, 其场地布置应着重考虑起吊、搬运, 防火、防爆, 进出线方式和通风散热等多方面的要求。电气总平面布置主要内容包括主控室的布置方式、配电装置位置的确定和电缆构筑物的确定。在变电站电器总平面布置中应该根据相关要求以及原则进行合理的布置。
参考文献
[1]张禹芳.500kV变电站屋外配电装置间隔宽度的研究[J].电网技术, 2005 (20) :23～24.
[2]曾震雷.火电厂厂址选择及总布置评价方法研究[J].电力建设, 1998 (10) :45～46.
城市变电站电气设计 篇11
关键词：110kV变电站 电气一次设计 电气设备 主接线 接地
从整个电力系统的运行角度上来说，变电站的最核心职能在于：实现高压与低压的良性转化。部分变电站还能够将发电厂发出的电压进行升压处理，通过升压的方式来保障电能传输的远距离性，同时，对于降低输电作业实施过程当中，线路损耗问题而言也是至关重要的，而部分变电站则是建立在高压转化为低压的基础之上，实现面向用户端的供电作业。不难得知，以上措施的落实对于正常运行状态下，整个变电站综合效益实现以及其安全性与可靠性的保障是至关重要的，由此可见变电站对于整个电力系统的重要价值与意义。特别是对于110kV电压等级变电站而言。由于其直接以用户为面向对象，因而数量较多，且分布较广。在有关其电气一次设计的过程当中，需要综合体现其在经济性、灵活性、可靠性等方面特点，设计的目标在于：一方面能够降低变电站所在单位的投资，另一方面能够对各种停电以及电网故障问题进行灵活的应对。本文即主要针对110千伏电压等级变电站部分电气一次设计的操作要点进行详细分析与说明。
1 110kV变电站主接线设计方案分析
结合相关实践工作经验来看，电气主接线设计工作可以说是变电站电气部分一次设计的核心与主体所在。电气主接线设计相对于整个电力系统运行安全性、灵活性、可靠性优势的实现而言有着直接的影响。电气主接线设计方案的选取对于变电站相关电气设备的选择、继电保护方案的落实以及相关配电装置的布置方式等工作，都有着极为深远的影响。同时，结合实践工作经验来看，在变电站改建、扩建项目的实施过程当中，电气主接线设计应当以可靠性水平的满足与提升为根本，评估变电站主接线设计方案合理性的根本标准在于：电气主接线设计不但需要与变电站的各种运行状况相适应，同时还需要在各类运行方式之间进行灵活的转化，以此种方式保障其运行的持续性与稳定性。
2 110kV变电站电气设备的选择方案分析
在系统主接线、负荷计算和短路电流计算的基础上，进行电气设备选择，在选择时遵守了以下几项原则：①按正常工作条件选择电气设备的额定值；②按短路条件校验电气设备的动、热稳定；③检验安装地点的三相短路条件并校验开关电器的断流能力；④根据安装地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。在此基础上，要确定主变压器台数。城网变电站中一般配有2台或多台主变压器，当其中一台变压器出现故障时，可以将其负荷自动转移至正常运行的变压器。对于一座变电站，在满足相同的供电能力和供电可靠性的前提下，安装两台或三台变压器哪个方案更合理，如何选择合适的主变压器台数，需要根据城区供电条件、负荷性质及运行方式等条件，从经济和技术方面考虑以下几个因素：①主变总容量在总负荷不变的前提下，停一台主变压器时，要求仍具有相同的供电能力；②变压器制造容量限制；③占地面积。城网变电站位于市内，节约占地具有十分重要的意义，显然安装三台变压器比安装两台变压器要多占地，因此需要慎重选择。
3 110kV变电站接地技术设计方案分析
对于变电站而言，在110kV变电站部分电气一次设计作业的过程当中，接地的核心目的在于：确保电气设备正常工作，或为了避免人身安全受到触电因素的影响，而将电气设备的部分元件与地面进行可靠的电气连接。通过接地处理的方式，还可以实现以下几个方面的价值：第一，避免人身接触电气设备而产生的触电问题；第二，避免电器设备在正常运行状态下出现机械性损伤方面的问题；第三，防止电气设备出现机械性损坏方面的问题，并杜绝火灾、爆炸等次生灾害问题的发生。在现阶段的技术条件支持下，110kV变电站电气设备常态意义上的工作接地装置主要包括以下兩个部分：第一是接地线，第二是接地体。其中，对于接地体而言，多采取角钢作为原材，将尖端部位进行削减，并打入地中。而对于接地线而言，则多采取圆钢或扁钢作为材料，以保障性能发挥的有效。在变电站电气一次设计的过程当中，多围绕变电所周围进行接地体的敷设作业。同时，对于高压配电室以及低压配电室而言，均需要设置两处接地体的连通。还需要特别注意的一点是：相对于变压器室而言，还需要将其会同高压配电室、低压配电室，在室内环境进行接地体的连接，形成统一的接地整体。
4 110kV变电站防雷设计方案分析
从防雷设计的角度上来说，在110kV变电站电气一次设计工作当中，需要分别落实包括直击雷保护以及过电压保护在内的相关防雷设计措施。以上两个方面的实施要点可以概括如下：首先，在有关防直击雷保护方面，要求变电站一次电气设计过程当中，配电装置均采取户内布置的方案，通过设置屋顶避雷带的方式，达到预防直击雷的目的。在此过程当中，结合实践工作经验来看，变电站屋顶避雷带所采用的原材应当为热镀锌扁钢，建设尺寸应当为40mm×4mm。在此基础之上，还可以使用略大于该尺寸的热镀锌扁钢引下线，并与主接地网进行互联，确保直击雷能够通过此种方式倾泻至大地，避免变电站不会受到直击雷作用力的影响。其次，从过电压保护的角度上来说，为了避免线路在正常运行状态下出现雷电波过电压的侵入问题，要求在110kV进线段以及10kV出线每段母线线路上，安装独立的避雷器装置，通过应用避雷器的方式，实现对过电压的可靠保护。同时，还需要通过在110kV中性点装设避雷器，设置放电间隙的方式，对主变压器中性点绝缘进行可靠的过电压保护。
5 结束语
在现阶段的技术条件支持下，变电站电气一次设计过程当中的主要内容包括以下几个方面：①变压器；②发电机；③断路器；④隔离开关；⑤输电线路；⑥电力电缆设备装置。电气一次设备相互之间的有效联通，是变电站完成配电、输电、发电等相关工作的基础与支持所在。总而言之，本文主要针对在110kV变电站电气一次设计工作过程当中，所涉及到的关键问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方关注与重视。
参考文献：
[1]凌毅，张勇军，李哲等.基于事故因果继承原则的变电站电气误操作事故分析[J].继电器，2007，35（16）：55-58.
[2]杨丽徙，曾新梅，刘蓉等.变电站电气一次设备智能化问题的研究综述[J].高压电器，2012，48（9）：99-103.
[3]林炜星.220kV变电站电气隔离开关安装施工技术的研究分析[J].科技与企业，2011（16）：122，124.
试析变电站的电气一次设计 篇12
关键词：变电站,电气,一次设计
引言
近年来,我国经济发展迅猛,工业化水平快速提升,这也使得我国整个电力系统所承受的供电压力愈发大起来。而电力事业一直都是我国经济发展的重要支柱,其可持续发展会对我国整个社会经济产生积极影响。我国电力系统正处于高速发展的阶段,电网规模也正处于快速扩张的进程当中。随着人们对系统容量以及供电质量需求的不断加强,变电站电气一次设计工作的重要性逐渐突显出来。为了进一步实现我国电力系统供电能力的稳步提升,强化电气设备的经济性以及安全性,提高相应的设计水平是亟待实施的重要举措。因此,做好变电站的电气一次设计工作是至关重要的。
1 变电站的电气一次设计所要遵循的相关原则
在我国电网建设过程中,变电站的优化构建是关键步骤之一,所以在实施变电站的电气一次设计时,应该遵循下列原则:
1)所进行的相关设计应该充分满足相应区域中已经规划好的电力负荷总量以及中长期预测所需的充足变电容量的具体要求。
2)所应用的主接线方式力求满足可靠性以及灵活性的相关要求。
3)在进行设计时,要力求在占用较小范围的土地面积的基础上选用性能较为优良且体积较小的电气设备,并要求整个设计合理紧凑,达到节约资源的实际目的。
4)变电站应该采用技术性能较强以及可靠性较高、噪音量较低以及检修率较少的主电气设备。
5)力求所进行的设计能够充分满足高效运行以及高自动化、低通信误码的相关要求。
2 准备工作
在进行有效设计前,相关部门应该针对具体的项目实施可行性研究,这样能够为实际的设计工作提供相应的技术依据。在开展变电站可行性研究的时候,应该严格贯彻执行国家的各项相关产业政策以及技术政策,认真执行国家相关专业的具体规定,努力实现环境友好型以及资源节约型绿色电网的优化构建,加快我国标准化电网建设的具体进程。与此同时,在进行变电站前期建设工程设计时,一定要充分准确地掌握所有的工程基础数据以及设计所需的原始材料,其中包括:变电站的具体选址、周围环境情况、道路状况、地址信息以及出现走廊的具体情形、其所处方位的地震烈度等。除此之外,在开始设计之前要充分明确各项设计任务,在遵循相关设计原则并符合国家具体的发展方针的基础上,根据可靠性文件合理科学地展开科学规划,并采用较为先进的经济技术指标贯彻两型一化的设计准则,从全局的角度来考虑变电站的本期规模和远期规模,努力开展相应的设计活动。
3 电气一次设计
3.1 平面布置
在具体的设计规划基础上,应该因地制宜、科学合理、构型紧凑地实施变电站总平面布置。在实际的设计过程中,应该运用主变住户外,即半户内的相关形式进行合理布置。若因为实际需要必须运用全户内的方式进行布置设计,则在实施主变室设计时必须充分考虑到采用合理的通风措施以及消防措施。此外,不可以将电容器室和二次设备室进行垂直布置,这样做的主要目的是为了有效规避电容器与微机保护监控系统产生电磁干扰的情况。
3.2 电气设备的有效选择
在选择相关电气设备时,应该根据具体的负荷计算、电流计算以及系统主接线情况来进行,需要注意的是,在选择电气设备的额定值时应该严格遵照其正常工作的具体条件,并依据相应条件来实现对电气设备的热稳定以及动稳定的有效校验。同时,在选择电气设备的具体形式时应该依据该设备的使用要求、所处环境、供货条件以及安装的具体位置来执行。除此之外,应该从实际的供电条件、运行方式以及负荷能力等角度来确定变电站所需的主变压器数量。
3.3 主接线
电气主接线设计是整个变电站电气一次设计的主体内容,电气主接线设计的优劣直接会对电气系统的运行产生一定的影响,此外,其还会对变电站控制方式、自动装置、设备选择、配电装置的合理布置以及继电保护等产生重要影响。因此,主接线设计应该力求做到充分保障整个系统的灵活性以及可靠性,并且经济合理,使得所设计出来的东西能够充分适应各种各样的运行状态,且可以实现各运行方式间的顺利转换。
3.4 接地
正常的电气设备接地装置主要是由接地线与接地体构成的,圆钢或者是扁钢是接地线的主要材料,角钢是接地体的主要材料,在应用时一般是将整个端部削尖后再打入地中。在高、低压配电室中分别设有的两处位置是与接地体进行连接的。在变压室中,有一处位置与接地体进行连接,此外,高压配电室、低压配电室和变压器室在室内用扁钢联成一体。高压开关柜、补偿电容器和低压配电屏的外壳与底座角铁用螺丝牢固连接,外引接地线和变电所内各接地装置的接地联络线和底座角铁连接,变压器的工作接地由中性点引下。在变电站的电气一次设计过程中开展接地设计的目的是为了防止在变电站运行过程中出现设备的机械性损坏以及爆炸火灾、人触电等现象。
3.5 照明
在变电站的照明范围内,应该根据各个部分进行事故照明系统以及工作照明系统的有效设置。在设计工作照明系统设置时,要依照标准来实施;在重要工作场所、主要疏散通道、安全出口和楼梯间均设置事故照明,是为了在工作照明系统出现了故障问题而被迫终止照明的情况下,保障员工能够被安全疏散。中控室必须采用塑料绝缘导线穿难燃PVC塑料管来进行暗敷,其余的地方都运用明线敷设方式就可以了。此外,变电所的室外照明线路应该选用电缆穿热镀锌钢管来进行敷设,效果会更好一些。
综上可知,变电站作为我国电力系统的重要组成部分,其电气一次设计工作有着十分重要的地位。优化提升相应的设计水平,能够保障我国电力系统的稳定运行,实现供电质量的合理提高。
参考文献
[1]刘鹍.浅谈变电站一次设备的设计与选择[J].数字技术与应用,2010(7).
[2]李红.220kV变电站电气一次设计应注意问题的探讨[J].城市建设理论研究,2011(32).
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