關(guān)于變電站電氣設(shè)計(jì)方案的幾點(diǎn)探討

摘 要：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)中各個(gè)組成部分都有了更高的要求，變電站在電力系統(tǒng)中有著非常重要的作用，因此在對(duì)變電站建設(shè)時(shí)要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，其中比較重要的是變電站的電氣設(shè)計(jì)。文章主要針對(duì)變電站電氣一次部分和二次部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，希望能使變電站電氣設(shè)計(jì)更加的合理。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣設(shè)計(jì)方案；電氣一次部分；電氣二次部分

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，電力事業(yè)的發(fā)展也非常的迅速，人們對(duì)電能的要求越來越高，用電負(fù)荷也在不斷的增長(zhǎng)，致使出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，因此對(duì)變電站的要求就越來越高。變電站主要分為兩種：發(fā)電廠變電站和電網(wǎng)變電站。其中電網(wǎng)變電站可以分為樞紐、配電、區(qū)域變電站，不同的變電站具有不同的作用，因此在變電站的建設(shè)過程中，要針對(duì)不同的變電站建造出最符合要求的電氣部分。特別是變電站的主接線是變電站電氣設(shè)計(jì)的主要部分，它確定變電站中變壓器、斷路器、線路、無功補(bǔ)償裝置等的連接形式，關(guān)系著整個(gè)電力變電站運(yùn)行的可靠性和安全性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意。

1 變電站電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容

變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)包括兩部分：初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。變電站的初步設(shè)計(jì)主要對(duì)設(shè)計(jì)方案的必要性、合理性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性等進(jìn)行設(shè)計(jì)；變電站的施工設(shè)計(jì)主要是對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。在對(duì)變電站進(jìn)行具體的電氣設(shè)計(jì)時(shí)，主要分為電氣的一次設(shè)計(jì)和二次設(shè)計(jì)。一次設(shè)計(jì)主要包括電氣主接線、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備、配電裝置、過電壓保護(hù)等；二次設(shè)計(jì)主要包括測(cè)量?jī)x表、操作回路、監(jiān)視等的設(shè)計(jì)。

2 變電站一次部分的電氣設(shè)計(jì)

2.1 選擇合適的電氣主接線

為了保證變電站的供電可靠性，并具有良好的運(yùn)行靈活性，一般都采用相對(duì)比較復(fù)雜的電氣主接線，這種電氣主接線能使供電更加可靠，但是卻存在一定的缺點(diǎn)，如操作復(fù)雜、檢修不便、接線方式復(fù)雜，并且投資也相對(duì)比較大。為了保證電氣主接線最大程度的發(fā)揮其作用，在對(duì)變電站的電氣設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)電氣設(shè)備的特征、負(fù)荷的特性以及變壓器的負(fù)載率等來確定變電站的主接線方式。變電站高壓側(cè)主要有線路、變壓器組接線和內(nèi)橋接線。其中線路和變壓器組接線相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并且接線清晰、占地面積也比較小，在其中一臺(tái)變壓器或者線路出現(xiàn)故障時(shí)，僅將這部分退出運(yùn)行，在變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，保證正常的負(fù)荷供電，同時(shí)對(duì)相鄰變電站的運(yùn)行也沒有影響。內(nèi)橋接線在終端變電站中運(yùn)用最為常見，這種主接線形式中高壓側(cè)斷路器較少，在線路出現(xiàn)故障時(shí)，只需切斷故障線路上的斷路器，對(duì)其他線路沒有任何的影響，因此這種方法操作起來簡(jiǎn)單方便，表1是電氣主接線的方案比較。

表1 是電氣主接線的方案比較

由此可以看出，方案1相對(duì)比較好。

2.2 短路電流的計(jì)算

在變電站系統(tǒng)中比較常見的故障是短路故障，這種故障的危害比較大，因此在選擇對(duì)主接線設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)其短路電流進(jìn)行計(jì)算，首先要設(shè)定好短路計(jì)算的條件，然后畫出它的等值電路，計(jì)算出短路電抗，再運(yùn)用運(yùn)算曲線來計(jì)算出不同時(shí)刻的短路電流。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)存在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式指的是雙回或者多回變壓器并列運(yùn)行的方式，在這種方式下計(jì)算出的短路電流主要用于進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇和驗(yàn)證；最小運(yùn)行方式指的是變壓器單列運(yùn)行的方式，這種方式下計(jì)算出的短路電流主要進(jìn)行繼電保護(hù)保護(hù)動(dòng)作整定值的校驗(yàn)。

2.3 配置合適的電氣設(shè)備

在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，要遵循一定的規(guī)則，通常額定電壓和電流的選擇以正常運(yùn)行的情況為準(zhǔn)，熱穩(wěn)定性校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)以短路條件為準(zhǔn)。首先，在進(jìn)行變電站變壓器的配置時(shí)，如果對(duì)環(huán)境要求比較高，可以選擇對(duì)周邊環(huán)境污染較少、噪聲相對(duì)比較小的自冷式的變電站變壓器；如果對(duì)成本的要求比較高，可以選擇冷風(fēng)式的變電站變壓器。目前，常用的主變儲(chǔ)油柜是金屬波紋式的，高壓側(cè)采用的是固定的調(diào)壓方式，中壓和低壓側(cè)也應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求選擇最合適的方式。其次，在對(duì)變電站的斷路器進(jìn)行配置時(shí)，斷路器的額定工作電壓要比線路的額定電壓??；斷路器的空開電磁脫扣器的整定電流不應(yīng)該大于負(fù)荷的峰值電流；空開額定電流要比負(fù)荷的電流小。這樣在斷路器運(yùn)行時(shí)，才能避開短路跳閘時(shí)電機(jī)的啟動(dòng)電流。

2.4 布置合理的配電裝置

在對(duì)變電站的配電裝置進(jìn)行布置時(shí)，要考慮到變電站的選址以及所在線路電壓等級(jí)的規(guī)模，一般分為屋內(nèi)、屋外以及成套的配電裝置。110kV及以上的變電站配電裝置通常采用戶外的支持管型母線和GIS裝置，35kV及以下的變電站配電裝置通常采用戶內(nèi)的開關(guān)柜作為配電裝置。還可以在其中的一組母線上配置斷口垂直單株柱隔離型的開關(guān)，另外一組母線上配置雙柱水平的單斷口旋轉(zhuǎn)式的隔離型開關(guān)，這樣可以減少縱向尺寸。配電裝置可以用來驗(yàn)證主接線的合理性，因此，在布置配電裝置時(shí)，要安全可靠、靈活方便。

2.5 設(shè)計(jì)合理的過電壓保護(hù)和接地

在對(duì)變電站進(jìn)行過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，主要是進(jìn)行防雷保護(hù)，可以在變電站安裝避雷針、避雷線、避雷器等來抵御雷電的侵襲。變壓器的中性點(diǎn)的接線方式有很多，對(duì)于中性點(diǎn)不接地或者經(jīng)消弧線圈接地的變壓器，對(duì)保護(hù)裝置的要求不高，可以設(shè)置，也可以不設(shè)置，但是在雷電比較頻繁的地方可以安裝避雷器進(jìn)行保護(hù)。在進(jìn)行接地保護(hù)時(shí)，可以通過在接地網(wǎng)中安裝垂直接地極，其接地電阻應(yīng)該小于一定的值，才能保證裝置的安全，否則，就要降阻。

3 變電站二次部分的電氣設(shè)計(jì)

變電站的電氣二次設(shè)計(jì)主要包括監(jiān)控、測(cè)量、自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、操縱和信號(hào)回路等部分。目前采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的方式對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“四遙”。特別是繼電保護(hù)是變電站二次設(shè)計(jì)中最重要的部分，它關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)要滿足四個(gè)基本的要求，即選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。通過繼電保護(hù)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控綜合提高變電站的自動(dòng)化水平。

4 結(jié)束語

綜上可以看出，變電站電氣設(shè)計(jì)在變電站的建設(shè)中起著非常重要的作用，因此，在對(duì)變電站進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)要遵從一定的原則，根據(jù)變電站的容量、周圍的環(huán)境、所需負(fù)荷的實(shí)際容量等設(shè)計(jì)出最適合的變電站，同時(shí)還要對(duì)電氣設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化，使其滿足變電站的供電的可靠性和靈活性。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站的電氣設(shè)計(jì)也應(yīng)該更加趨向于自動(dòng)化和智能化，是變電站能發(fā)揮最大的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王萍（1978-），女，本科，工作單位：內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，主要從事電氣設(shè)計(jì)研究。