1、关于变电站电气一次设计的思考摘要：本文针对变电站电气一次设计进行了分析，主要对电气主接线的设计、厂用电的设计、短路电流的计算、主变压器的选择都有详细的论述，期望为同行提供参考。 关键字：变电站；电气设备；电气主接线 Abstract: In this paper, according to the analysis of a design of main electrical substation, the main electrical wiring design, the design of the auxiliary power, short-circuit current calcul
2、ation, the selection of main transformer are discussed in details, expect to offer reference for counterparts. Key words: substation; electrical equipment; electrical main wiring 中图分类号：TM63 0 前言 随着经济建设的快速发展，电网结构越来越复杂，容量也在不断扩大，电网实时信息传送量更是成倍增长，对电网运行的可靠性要求也越来越高。电气一次系统是变电站的主干系统，处于重要的地位。可靠、优质的一次系统设计对于整个火
3、电厂的运行来说具有非凡的意义。 1、电气主接线 电气主接线是指变电站（发电厂）中的一次设备，按照设计要求连接而成表示电能生产、汇聚和分配的电路。主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的重要组成部分，是电气系统设计的关键。主接线方式的确定影响配电设备的布置和型号选择，还影响供电的可靠性、安全性、灵活性和经济性。 1.1 设计原则 变电站电气主接线的确定，主要取决于变电站的容量、用户的性质、单机容量、电能质量和进出线回路的数量，以及变电站在电力系统中的地位作用等因素。主接线应力求接线简单、安全可靠，保证运行、维护和检修方便。且尽量降低投资，节约运行维护费用、减少占地并留有扩建余地。设计
4、变电站主接线时，要综合各种因素，经过经济技术比较后，确定最合理的方案。 1.2 主接线方式 330kV500kV 配电装置的接线必须满足系统稳定性和可靠性的要求,同时也应考虑电厂送出的可靠性、运行的灵活性和建设的经济性。进出线回路数少于六回,如能满足系统稳定性和可靠性的要求时,采用双母线接线；当进出线回路数为六回及以上,配电装置在系统中具有重要地位时,采用一台半断路器接线。若机组台数多,而送出线路少的电厂,进出线回路数超过六回、比例接近 2:1 时,采用 4/3 接线。 220kV 采用双母线或双母线分段接线,发电厂总装机在三台及以上,在选用双母线分段接线时,应考虑电力系统稳定和地区供电可靠性
5、的要求。当任一台断路器发生故障或拒动时,按系统稳定和地区供电可允许切除机组的台数和出线回路数来确定采用双母线单分段或双分段接线。 220kV 及以下电压等级配电装置时,起动/备用电源直接从配电装置母线引接。当出线电压为 500kV(330kV)一级电压,厂内没有更低一级电压时,为了节省装置容量电费,起动/备用电源采用由 500kV(330kV)配电装置一级降压引接的方案。当高压厂用起动/备用变压器设一台断路器时,应由一回电源线供电；设两台及以上断路器时宜由两回电源线供电。 2、厂用电系统设计 厂用电系统电压等级高压厂用电电压可采用 6kV、l0kV。容量为600MW 以下机组,高压厂用电电压采
6、用 6kV；容量为 600MW 及以上机组,高压厂用电电压根据工程具体情况,可采用 6kV 一级、l0kV 一级或l0kV/6kV 两级电压,优先采用一级电压。 2.1 高压厂用电接线 高压厂用电系统不宜设公用/备用段或公用段。机组负荷、公用负荷及脱硫负荷分别接在各段高压厂用母线上。正常运行时高压厂用起动/备用变压器不带负荷。如公用负荷较多、容量较大、采用组合供电方式合理时,也可设高压公用母线段,但应保证重要公用负荷的供电可靠性。高压厂用母线应采用单母线接线。每台机组高压厂用母线应不少于两段母线,并将双套辅机的电动机分接在两段母线上,两段母线可由一台变压器供电。低压厂用母线应采用单母线接线。每
7、台机、炉低压厂用母线应设置两段及以上母线,并将双套辅机的电动机分接在两段母线上。 2.2 低压厂用电接线 低压厂用电系统采用动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的供电方式。低压厂用电系统采用中性点直接接地方式的三相四线制。容量为75kW 以下的电动机由 MCC 供电,75kW 及以上的低压电动机由动力中心供电。接有 I 类负荷的高压和低压明(暗)备用动力中心的厂用母线应设置备用电源。当备用电源采用明(专用)备用方式时,还应装设备用电源自动投入装置；当备用电源采用暗(互为)备用方式时,暗(互为)备用的联络断路器采用手动切换。 接有类负荷的高压和低压明(暗)备用动力中心的厂用母线,应设置手动
8、切换的备用电源。只有类负荷的厂用母线,不设置备用电源。 3、变压器保护设计 变压器的容量按发电机连续最大容量扣除一台厂用变压器的计算负荷进行选择。设计中要重点保护变压器，因为它是变配电的重要设备，变压器的保护要从过电流、过负荷、速断和温度四个方面考虑保护。过电流保护类似于线路的过电流保护原理。变压器的过负荷电流多为三相对称，因此过电流保护只需在一相上安装过电流继电器。变压器速断保护，其原理与线路速断保护原理基本一致，只是速断保护动作后，无延时地断开变压器两侧的断路器。温度保护允许最高温度为 70，所以温度保护设定上限值 68，即当温度达到 68时进行保护动作。 4、短路电流计算 在电气系统设计
9、时，选择合理的电气主接线方案，必须进行短路电流计算。根据计算结果，可以确定某一线路是否需要采取相应限制短路电流措施，避免故障的进一步扩大。对于选择设备，设计配电装置和二次保护以及接地装置均需要进行短路电流的计算。关于短路点确定方面，计算短路电流时按配电所高压母线各主要开关电气动稳定校验，母线动、热稳定校验和继电保护整定计算选两处短路计算。 5、工程实例 某火电厂规模为装机容量 4200MW=800MW；UN=10.5kv，机组年利用小时数：Tmax=6000h/a；电厂生产的电能除厂用电外全部以双回线路送入系统；厂用电率为 8%；功率因数达到 0.9 及以上。 5.1 电气主接线 连接 600
10、MW 火电厂的 100km 架空线每回最大输送容量为 110MVA，连接 600MW 火电厂的 150km 架空线每回最大输送容量为 120MVA，连接200MW 水力发电厂的 100km 架空线每回最大输送容量为 90MVA。采用双母线接线，断路器采用高可靠性的 SF6 断路器。断路器采用 SF6 断路器，它的检修周期长，不需要经常检修。 5.2 主变压器的选择 本厂用电系统共设 4 台高压厂用变压器，根据厂用备用电源数量的设置原则，3 台以上 200MW 机组一般每两台机组设一台启动/备用变压器，因而共设置两台启动/备用变压器。高压厂用变压器型号为：SF10-31500/15.75，额定容
11、量为：31500/220000；电压比为：15.7522.5%/6.3-6.3。 5.3 短路电流的计算 短路电流的计算原则：按设计最终容量计算容量和接线，考虑系统的远景规划。当有比三相短路严重的情况时，短路电流按最严重的情况进行校验，短路点按短路电流最大的点选取。本厂按确定的接线方案，画出等值网络图，应用标准值法计算各短路点的短路电流。 6、总结 以上所采用的电气主接线具有供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和扩建的可能性等特点，所选主变压器经济、合理。进行了精确的短路电流计算，电气设备尽量选用占地面积小的型号，节约了运行成本。该变电站自运行以来，整个系统运行稳定，安全可靠，各功能均满足技术要求，表明该变电站工程一次电气设计是成功的，为变电站工程一次电气设计积累了新的技术资料。 参考资料： 1 曹海红,柴钰.电气主接线的设计J.大众科技,2008(4)
