探討變電站擴(kuò)建工程電氣設(shè)計

林煒濤

（廣州匯雋電力工程設(shè)計有限公司，廣東 廣州 511400）

探討變電站擴(kuò)建工程電氣設(shè)計

林煒濤

（廣州匯雋電力工程設(shè)計有限公司，廣東 廣州 511400）

變電站是電力系統(tǒng)中的一個重要組成環(huán)節(jié)。變電站的設(shè)計水平，直接關(guān)系到整個電氣化工程的質(zhì)量。本文針對變電站改建工程電氣設(shè)計原則，對設(shè)計、相關(guān)計算等進(jìn)行了探討。

變電站；設(shè)計原則；電氣設(shè)備

隨著我國電力系統(tǒng)容量的不斷增加，流經(jīng)地網(wǎng)的入地短路電流也愈來愈大，因此要確保人身和設(shè)備的安全，提高電網(wǎng)供電能力，則有必要對一些變電站進(jìn)行改建、擴(kuò)建，以提升電網(wǎng)的可靠性。在已有變電站進(jìn)行的改建、擴(kuò)建涉及變電站的一期或前期工程，電氣主接線及電氣總平面布置與已建工程關(guān)聯(lián)更為密切，一般情況下應(yīng)維持變電站現(xiàn)有的接線形式及布置形式，以減少改造工程的工作量。

1 設(shè)計原則

變電站主接線的選擇是根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、地理位置、電壓等級、站內(nèi)變壓器臺數(shù)及容量和進(jìn)出線等各種條件綜合優(yōu)化決定的。城市電網(wǎng)的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地緊張，因此城網(wǎng)變電站接線除了滿足安全可靠性外，還必須盡量簡單化。在確定間隔位置時要求做到間隔不調(diào)整或少調(diào)整、線路不交叉或盡量少交叉的原則，以確保工程量為最少。

（1）系統(tǒng)一次專業(yè)根據(jù)本次間隔接入系統(tǒng)的要求，來確定本次新增間隔的接入位置，當(dāng)接線為一臺半斷路器接線時需考慮到同名回路應(yīng)布置在不同的串上，以免當(dāng)一串的中問斷路器故障或檢修時，同時串中另一側(cè)回路故障時，使該串中兩個同名回路同時斷開；對特別重要的同名回路，可考慮分別交替接入不同側(cè)母線即“交替布置”。

（2）線路專業(yè)根據(jù)變電站內(nèi)問隔排列位置、線路路徑來確定本次新增問隔的具體位置，如遄雙回路架空出線時，可以順序布置，以避免線路交叉跨越。

（3）綜合上述原則確定問膈位簧，然后將電氣主接線圖及總平面布置圖完善后提供給各專業(yè)，系統(tǒng)一次專業(yè)據(jù)此核算出新增間隔的線路最大負(fù)荷、母線穿越功率、變電站內(nèi)系統(tǒng)阻抗，由此來進(jìn)行相關(guān)的計算、設(shè)備選擇及校驗。

2 相關(guān)計算

根據(jù)線路最大負(fù)荷S（MVA）來計算新增間隔的電氣設(shè)備的額定電流Ig（A），具體計算公式為：Ig＝［S÷（1.73×Ue）］×1 000；Ue：額定電壓（kV）。

根據(jù)母線穿越功率s（MVA）來計算母線所需的載流量Ig（A），具體計算公式為：Ig'＝［S'÷（1.73×Ue）］×1 000；Ue：額定電壓（kV）。

根據(jù)變電站內(nèi)系統(tǒng)阻抗x來計算短路電流Id，短路電流計算包括：三相短路電流、單相短路電流、兩相接地短路電流。計算結(jié)果取三個值中最大值作為最終結(jié)果值Id，由Id可計算出沖擊電流ich。

通過上述計算就可以進(jìn)行本期新增間隔的電氣設(shè)備的選擇及原有母線、電氣設(shè)備的校驗。

3 新增電氣設(shè)備的選擇

3.1 斷路器

設(shè)備額定電流＞Ig；設(shè)備額定開斷電流＞Id；設(shè)備動穩(wěn)定電流＞ich。

3.2 隔離開關(guān)

設(shè)備額定電流＞Ig；設(shè)備熱穩(wěn)定電流＞Id；設(shè)備動穩(wěn)定電流＞ich。

3.3 電流互感器

設(shè)備熱穩(wěn)定電流＞Id；設(shè)備動穩(wěn)定電流＞ich。

在選擇電流互感器時要注意：若接線是一臺半斷路器接線，在完善串的改造中，本期工程新增設(shè)的邊斷路器（選用罐式斷路器）的內(nèi)附電流互感器或外加式電流互感器（選用瓷柱式斷路器）的一次電流比值必須與本串的中斷路器（選用罐式斷路器）的內(nèi)附電流互感器或外加式電流互感器（選用瓷柱式斷路器）比值相同。

3.4 原有母線、電氣設(shè)備的校驗

（1）母線按照母線載流量＞Ig進(jìn)行校驗，不滿足要求時更換母線。

（2）電氣設(shè)備按照設(shè)備額定開斷電流＞Id，設(shè)備動穩(wěn)定電流＞ich進(jìn)行校驗，不滿足要求時更換設(shè)備。

3.5 母聯(lián)間隔電氣設(shè)備的校核

設(shè)備額定電流＞Ig；設(shè)備額定開斷電流＞ld；設(shè)備動穩(wěn)定電流＞ich。

若母聯(lián)間隔電氣設(shè)備額定電流＜Ig時，可按同一電壓等級的所有出線中最大一回出線的線路負(fù)荷計算的額定電流Ig''來校驗，設(shè)備額定電流＞Ig''即可，通常情況下Ig＞Ig''。

3.6 新增電氣設(shè)備型號的確定

一般情況下電氣設(shè)備型號與一期或前期工程選用同一型號，并要注意同類設(shè)備的運(yùn)行情況是否滿足現(xiàn)階段的要求，如有特殊要求或一期/前期工程所選用的電氣設(shè)備屬淘汰產(chǎn)品時可選用其它設(shè)備或新型設(shè)備。

4 防雷接地設(shè)計

防雷措施按新增場地的防雷保護(hù)是否在原有防雷保護(hù)范圍內(nèi)來確定需不需要新增防雷措施；新增場地的主接地網(wǎng)需與原有變電站內(nèi)的主接地網(wǎng)兩點以上可靠連接，施工完畢后再實測接地電阻值，接地電阻值應(yīng)滿足設(shè)計計算要求，如果超出允許值，應(yīng)采取必要降阻措施；若是原有站址上的改建、擴(kuò)建工程，防雷部分在一期工程中一般情況下已經(jīng)實施，但還是需要校驗是否滿足要求，不滿足時再新增防雷措施。

5 工作接地設(shè)計

變電所的工作接地主要指主變壓器中性點和站用變低壓側(cè)中性點的接地。

（1）對于主變壓器，為防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)孤立不接地系統(tǒng)并產(chǎn)生較高的工頻過電壓的異常運(yùn)行工況，根據(jù)《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中17.7、17.9條規(guī)定要求，110～220 kV變壓器中性點應(yīng)有兩根與主接地網(wǎng)不同地點連接的接地引下線，主變中性點應(yīng)加裝間隙并聯(lián)氧化鋅避雷器進(jìn)行保護(hù)。且當(dāng)主變中性點絕緣的沖擊耐受電壓≤185 kV時，還應(yīng)在間隙旁并聯(lián)金屬氧化物避雷器，間隙距離及避雷器參數(shù)配合要進(jìn)行校核。

（2）變電所站用變通常選用△/yn，d11接線組別的變壓器，為保證站用變低壓出線漏電保護(hù)能正確動作，從而避免設(shè)備漏電對人身造成傷害，因此站用變低壓系統(tǒng)的接地系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合站用變低壓側(cè)出線斷路器漏電保護(hù)原理進(jìn)行選擇，由于目前站用變低壓側(cè)出線通常采用帶四極漏電保護(hù)的斷路器，即漏電保護(hù)動作電流取三相火線和中性線（零）線產(chǎn)生的不平衡電流，為此低壓接地系統(tǒng)中性線和保護(hù)線應(yīng)分開，故站用變低壓接地只可采用TN－S、TT系統(tǒng)。

6 資料及會簽圖紙

專業(yè)間互提資料時，電氣一次提供給外專業(yè)的電氣主接線圖及電氣總平面布置圖必須是與現(xiàn)場實際情況相吻合并結(jié)合本期工程更新后的圖。

若接線是一臺半斷路器接線時，主接線圖中要將本期改建、擴(kuò)建工程中需要完善串的全部電氣設(shè)備（特別是斷路器及電流互感器）的參數(shù)標(biāo)注在電氣主接線圖上，以便各個專業(yè)進(jìn)行核對會簽。會簽線路專業(yè)的圖紙時要注意其出線間隔的排列及出線相序與本專業(yè)是否是一致的。

設(shè)計時要預(yù)估施工中有可能存在的風(fēng)險，盡量?降低并提出安全措施，在有可能造成停電的改建、擴(kuò)建工程中，要提出合理化的施工建議以減少停電損失。

7 結(jié)束語

提高電網(wǎng)的供電可靠性，變電站起著十分重要的作用，在進(jìn)行變電站改建、擴(kuò)建工程的電氣一次設(shè)計時，要求掌握好其設(shè)計基本思路及原則：與前期工程的良好銜接、現(xiàn)場收集資料到位、減少變電站停電時間、預(yù)估并降低設(shè)計及施工風(fēng)險，同時秉承改造工程量少、節(jié)約投資、設(shè)計及施工安全風(fēng)險小的原則，以使工程順利、安全、高效的投入運(yùn)行。

1 謝立群.110 kV佛山石洲變電站擴(kuò)建工程可行性研究［J］.電工技術(shù)，2007（12）

2 蘇 曉.500 kV變電站擴(kuò)建改造二次接線注意事項及措施［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（03）

3 周曉萱.某國際機(jī)場專用變電站設(shè)計創(chuàng)新與實踐［J］.山西建筑，2010（27）

4 陳昌振、單 沅、陳偉標(biāo).戶外型220 kV變電站設(shè)計方案優(yōu)化［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，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