1、浅析城市变电站的设计摘 要：随着城市化进程的日益加快，城市用电量越来越大，供电也日益紧张。要解决城市用电问题，建设 220kV 城区变电站是解决当前城市用电的一个有效途径。随着变电站综合自动化技术的提高和硬件、软件环境的改善,它将是今后城市电力系统发展的方向。本文详细阐述了220kV 城市变电站的设计思路，并结合实例进行分析，以供同行交流。 关键词：220kV；城市变电站；设计 中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 大城市经济飞速发展的同时，用电负荷也急速增长，市中心区域负荷密度越来越高；变电站的规划、选址受用地和环境等诸多限制，电网建设与城市建设之间的矛盾日益突出
2、。为了更好地解决这一矛盾，现提出在大城市中建造大容量变电站、紧凑型变电站和地下变电站，不仅可以减少变电站的占地面积、提高土地资源的利用率，还可以降低对周围环境的影响、美化环境，是大城市变电站发展的趋势所在。本文就以上问题，结合广西某 220kV 变电站的实际情况，进行设计方面的探讨。 2 城市变电站的设计原则 城市变电站的建设在城市电网建设中占有举足轻重的作用，220KV 城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施。因而，在建设城市变电站时，应首先考虑好变电站的设计，充分发挥 220KV 变电站容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。概括起来，变电站设计应遵循以下几方面的原则: （1）变电
3、容量：为了满足供电区域内的中长期规划要求，要设计足够的变电容量来承载负荷： （2）变电设备：城市土地紧张，空间有限，变电设备要体积小，占地面积小，结构紧凑，最大限度的节约土地资源； （3）自动化：有较高的自动化水平，通信误码率低，设备的可靠性要高； （4）主接线方式：要灵活可靠，运用方便； （5）主设备技术性能：有优越主设备技术，检修频率低，少出差错，降低噪声。 3 220KV 变电站设计思路 就我国目前的情况而言，220kV 变电站的设计技术已经比较成熟和常规化，设备的生产与设计也达到了标准化水平，这就为变电站模块化设计提供了基本的条件。220kV 城市变电站采用模块化的设计思路，即将变电站
4、初步设计工程分成几个相对功能独立的模块，按照变电站的具体情况采用一定的标准和技术规程，将各个模块加以组合，使变电站达到理想状态。模块化的设计思路，既能发挥各模块的功能，又能将各模块组合起来，最大限度地发挥变电站的总体功能。 3.1 主要电气设备选择 从节约用地的角度考虑，在 220kV 及 110kV 配电装置中均选用占地更小的组合电气设备(GIS)，其中 220kV、110kV 出线均采用电缆出线。为了提高设备运行稳定性，对主变的选择可以采用技术较成熟的高阻抗产品。与传统主变产品相比，高阻抗变压器的主要优点是满足高、中压侧阻抗参数不变的情况下，能够按 10kV 侧限流要求提高主变本身的低压侧
5、阻抗，并有效降低主变压器的空载损耗。在某些偏远山区，出于经济条件的考虑没有采用新型高阻抗变电器。然而，虽然高阻抗变压器初始投资成本较高，但其优势还是比较明显，不仅设备运行成本较低，而且运行管理方便、安全、可靠，能够大大提高技术先进性和经济效益。在模块化设计理念下，主要电气设备可以借助计算机辅助设计及相关专业系统程序进行配制，不仅减小了计算工作量，又保证了设备选择的正确合理。 3.2 变电站电气主接线设计 电气主接线是变电站设计中的重要组成部分，在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。根据220500kV 变电站设计技术规程 （DLT5218-2
6、005）有关电气主接线的设计原则，应在变电站设计任务中的规划容量的基础上，满足对变电站的开头、母线等一次设备，以及相应的继电保护、自动装置等二次设备的可靠性、灵活性、经济性及可发展性方面的基本要求，以此确定变电站的电气主接线设计方案。通常情况下，220kV 变电站电气主接线可以分 3 个电压等级，由 3 组带断路器的线路变压器组构成。220kV 接线根据回路数量选择桥型、单母线接线(包括单母线分段)或双母线或双母线分段接线两种方式；110kV 一般采用单母线或单母线分段接线，但是当出线回路在 6 回以上，可以采用双母线接线。由于旁路母线利用率不大，因此 220/110kV 一般不设旁路母线；3
7、5kV 常用单母线分段，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。 3.3 电气布置设计 模块化设计的各电压等级常用的配电装置有：220kV 与 110kV 配电装置采用户外、户内 GIS 配电装置和户外支持管母线中型布置、软母线中型和软母线改进半高型。对于变电站的总平面总体布置情况，业主可以根据变电站选址位置、出线方向、运行的便利和未来扩展等进行多种方案技术经济比较，尽可能选择兼顾经济、美观、合理的设计方案。 3.4 计算机监控及保护配置 由于高速网络在电力系统实时网络中的开发应用，计算机监控及保护配置已经成为现代化变电站设计中不可或缺的部分。
8、在变电站设计中，基于应用现代通讯与自动化技术基础上的监控及保护配置系统将变电站中所需要的控制、保护、各类自动化装置、管理监测、事故记录、故障滤波、通讯调度等功能高度集中，可实现变电站的无人值守。系统主要采用分层分布网络结构，保护采用主后备保护一体化计算机保护，双重化配置。 4 广西某 220KV 变电站设计实例分析 广西某市计划设计一座 220kV 变电站，电压等级为 220/110/10kV。由于对变电工程初步设计内容的投资占整个变电站投资的 70%85%，所以对变电站的设计方案进行了招标公告。招标吸引了多家设计院参加，并确定了其中一家设计院。在这个中标设计方案中，包括四种常规设备户外配电装
9、置、四种 GIS 户外配电装置和三种 GIS 户内配电装置形式，以及多达二十种主要建筑设计模块。该变电站有 3 台主变，220kV 远期 2回出线，采用内桥单母分段接线，110kV 远期 8 回出线，采用双母线接线，10kV 远期 12 回出线，采用单母线分段接线。根据当地电网分布规划及施工现场实际情况，经研究决定该变电站主要设备分布在综合楼及 220kV 配电装置楼内。综合楼底层布置 10KV 配电装置及 3 台主变，10kV 的 GIS采用背靠背双列布置。配电装置楼主要布置 3 组线路变压器组，并且在各个单元之间留下足够的空间，作为主变散热器安装位置及接地变压器位置。 鉴于现场屏位紧张、二
10、次回路复杂的特点，经多方论证决定采用按功能划分的综合自动化系统。计算机监控系统的主要模拟量包括220kV、110kV、10kV 线路和主变三侧的全电量，电容器的无功电流，三级电压的相电压、线电压，站内直流母线及所用变的电压，主变温度等。数据通讯主要采用具备 CAN 网络、串行通讯、以太网通讯方式。计算机保护监测系统可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置，极大地方便维护与维修。 5 结语 实践证明，220kV 城市变电站是解决当前城市供电矛盾的一个有效途径，随着变电站综合自动化技术的提高和硬件、软件环境的改善，它也将是今后城市电力系统发展的方向。变电站是个系统工程，通过新技术新设备的使用，方案的优化选择，使得可靠性增强，节约占地面积，变电站的配置达到最佳，提高了经济效益和社会效益。而模块化的设计理念为变电站设计指出了一个新的方向，有助于电网提高建设和管理效率。参考文献： 1电力工程电气设备手册.上、下，电力工业部西北电力设计院编；中国电力出版社，1998. 2电力工程电气设计手册，水利电力部西北电力设计院编；中国电力出版社，1989. 3220500kV 变电站设计技术规程（DL/T5218-2005）. 4南方电网公司 110kV500kV 变电站标准设计.
