1、某变电站电气设计案例分析摘要：文章主要结合某变电站电气设计工程案例展开探讨。从电气主接线设计的基本要求和特殊要求、电气设备选择原则及电气布置方案进行阐述。根据变电站工程设计深度要求，从变电站总的设计原则、电气一次与各专业的资料配合，了解变电站设计相关专业问题。 关键词：变电站;接线设计;设备选择 Abstract: This article mainly with the electrical engineering design case of a substation. Selection principle and electrical layout from the basic req
2、uirements for the design of the main electrical wiring, electrical equipment and special requirements are described. According to the substation engineering design depth requirements, this paper start from the substation general design principles, electrical and professional information with relevan
3、t professional knowledge, the design of the substation. Key words: substation; design; equipment selection 中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号： 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。在变电站工程设计中必须完整、准确、充分地掌握设计原始资料和基础数据。 1、500kV 电气主接线设计 1.1 电气主接线设计的基本要求 电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济
4、性三项基本要求。 1.1.1 可靠性 （1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 （2）断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 （3）尽量避免变电站全部停运的可能性。 1.1.2 灵活性 （1）调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度要求。 （2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，不致影响电网的运行和对用户的供电。 （3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电的情况下方便扩建。 1.1.3 经济性 （1
5、）节省投资，主接线力求简单，以节省电气一次设备，同时简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆。 （2）减小占地面积，主接线要为配电装置布置创造条件，尽量减小占地面积。 （3）减少电能损失，应经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，从而减少电能损失。 1.2 电气主接线方案设计 1.2.1 基本要求 应根据变电站规模、线路出线方向、近远期情况、系统中位置和站址具体情况，在进行综合分析比较的基础上，对变电站的电气主接线和主要电气设备的选择提出初步意见。 变电站分为系统枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站，500kV 变电站一般为系统枢纽变电站，其特点为汇集多个大电源和大容量联络线，在系
6、统中处于枢纽地位，高压侧交换系统间巨大的功率潮流，并向中压侧输送巨大的电能。全站停电后，将使系统稳定破坏，电网瓦解，造成大面积停电。因此，对 500kV 变电站电气主接线的供电可靠性、运行灵 活性提出了较高的要求。 1.2.2 500kV 电气接线 对 500kV 配电装置的最终接线方式，当线路、变压器等连接元件为6 回及以上，且变电站在系统中具有重要作用时，宜通过技术经济比较确定采用一个半断路器接线或双母线分段接线。根据 2000 年示范变电所工程设计研究对 330500kV 电气主接线的研究评审表明，一个半断路器接线仍然是超高压配电装置的主要推荐接线。目前，对于 24 台主变进线、810
7、回出线规模的 500kV 系统，建议采用一个半断路器接线。在工程的可研阶段，应与系统、线路等专业密切配合，结合系统规划出线方向、出线走廊和站址地理位置及站区总平面布置，按照“当采用一个半断路器接线时，电源回路与负荷回路宜配对成串，同名回路配置在不同串内”的配串原则，重点做好 500kV 配串，规划做好进出线的近、远期结合，以满足工程运行要求。 如某 500kV 变电站，2 台 750MVA 主变压器，4 回 500kV 出线，根据规程规定采用一个半断路器接线，如图 1 所示，电源回路与负荷回路配对成串，同名回路配置在不同串内。 1.2.3 220 kV 电气接线 220kV 系统作为 500k
8、V 变电站的主要负荷点，要求其接线应具有较高的供电可靠性和运行灵活性，双母线接线具有供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验等优点，因此，220kV 接线一般采用双母线接线。目前，500kV 变电站中 220kV 系统规模一般为 24 台主变进线、1216 回出线，当线路、变压器等连接元件为 1014 回时，可采用双母线单分段接线;15 回及以上时采用双母线双分段接线。为减少扩建时的改造工作量及停电时间，也可一期与远景均采用双母线双分段接线，母联、分段等间隔设备一次上齐。 某 500kV 变电站，2 台 750MVA 主变压器，14 回 220kV 出线，根据规程规定采用双母线双分段接线，如图
9、2 所示，2 台主变及负荷分别接与两段母线上。 2、 电气设备选择 2.1 主变压器选型 对于大容量变压器选用三相变或单相变，应根据变电站站址位置、变压器运输条件、变压器制造、运输、安装费用等综合比较提出推荐意见。对变压器是否设置备用相，应根据各区域变压器运行情况，考虑 1台变压器停电或检修时，对系统供电的连续性和系统工频过电压的影响，经技术经济论证后确定是否装设备用相。 变压器的阻抗选择应从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流等方面综合考虑，并应以对工程起决定作用的因素来确定。 考虑到变压器的并联运行条件，并联运行的变压器应电压一致、阻抗一致、接线组别一致，同时，对于大件运输
10、不便而采用单相变的内陆地区，为方便整个区域设置备用相，变压器的容量、阻抗、接线组别、调压方式应综合考虑确定。 自耦变压器与同容量的普通变压器相比, 具有耗材少、造价低、有功和无功损耗少、效率高等优点，因此，500kV 变电站的主变宜优先选用自耦变压器。为限制 220kV 侧发生不对称接地故障时的接地短路电流过大，应根据系统情况考虑是否在主变中性点预留装设小电抗的条件。 2.3 电气设备的主要参数选择 电气设备的主要参数电流、电压、频率、容量、开断电流等应满足系统要求，同时还应注意所选设备应与国家电网公司输变电工程通用设备（2009 版） 的设备参数相一致。如果所选设备参数与通用设备参数不一致，
11、则应编制专门章节论述所选定的设备参数的必要性，并报请上级审查部门审批。 根据国家电网公司十八项电网重大反事故措施要求，330kV 及以上电压等级输变电设备的保护应按双重化配置。因此，对 500kV 变电站的 220kV 电流互感器应按 6 个二次绕组配置；500kV 电压一个半断路器接线的边开关的 CT 按 7 个二次绕组配置，中开关的 CT 按 9 个二次绕组配置。 对于母线接地开关的配置，应根据短路电流水平和远期两组平行母线的长度，经过电磁感应电压计算，合理确定母线接地开关的数量，并根据配电装置布置确定接地开关布置位置。 对于同杆架设或平行回路的线路侧接地开关，应具有开合电磁感应和静电感应
12、电流能力，具体选择 A 类，还是 B1 类（B2 类） ，或更高一级，应根据具体工程情况计算确定。 3、 电气布置 各级电压配电装置布置位置，应根据系统地理接线图和出线走廊情况合理布置，同名回路出线的排序一定要与对端变电站出线相对应。 高压配电装置主要有：屋外敞开式开关设备型式（AIS） 、全封闭开关设备型式（GIS）和母线敞开式 SF6 组合电器型式（H-GIS） 。高压配电装置的选型应根据变电站的性质、站址情况、环境污秽等级、工程建设投资等综合考虑，并根据电力系统条件和运行、检修及施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，高压配电装置还要做好近、远期结合，尤其要坚持节约用地的原则。 对于
13、四级污区，应在选站阶段尽量避让。如不能避让，应考虑设备型式的选择，变电站可以考虑采用 GIS 或 HGIS 等设备。实际工程设计时，站址位于四级污区，同时为节约占地，对土地资源紧缺地区和基本农田地区，500kV 配电装置可采用屋外 H-GIS，220kV 配电装置可采用屋外GIS；对非基本农田的常规变电站，500kV 和 220kV 配电装置可采用大爬距设备的屋外 AIS。 总平面布置中各建筑物及构筑物间距除满足电气安全距离外，还要满足防火间距的要求。接地网的型式在可研阶段即应根据工程地质情况确定，对土壤电阻率较高的地区，应注意计算接触电势和跨步电势,合理确定接地网型式，并开列准确的技经资料。避雷针的设置要尽量采用架构避雷针，需要设置独立避雷针时，应注意避开进站口和人经常通行的地方。 4 结语 在进行变电站工程设计时，贯彻两型一化设计原则，符合规程、规范要求，全面考虑本期与远期规模，合理规划，技术经济指标较为先进合理。 参考文献 1 国家电网公司 500（330）kV 变电站典型设计工作组.国家电网公司变电站典型设计M.2005 年版.北京：中国电力出版社，2005.
