1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电气工程及自动化 变电站的设计方案综述 摘要： 文章首先介绍了变电站的定义和分类， 变电站是把一些设备 组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在 电力系统 中，变电站是输电和配电的集结点。 然后介绍了变电站的主要设备的选择，然后介绍了变电站的综合自动化以及 加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。最后介绍了提高变电站二次 回路可靠性的建议，最后进行总结并提出变电站的今后发展趋势。 关键词： 变电站；电气设计；综合自动化；二次回路。 1 引言 变电站，改变 电压 的场所。为了把 发电厂 发出来的 电能输送 到较远的
2、地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是 开关 和变压器。按规模大小不同，称为 变电所 、配电室等。 变电站（ Substation）是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在 电力系统 中，变电站是输电和配电的集结点。 变电站主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线，隔离开关（接地开关），断路器，电力变压器（主变），站用变，电压互感器 TV（ PT)、电流互感器 TA(CT),避雷针。 变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路 变电站（ 25k
3、V、 50Hz）； 500kV、 330kV、 220kV、 110kV、66kV、 35kV、 10kV、 6.3kV 等电压等级的变电站； 10kV 开闭所；箱式变电站。 变电站是 电力 系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其 变压器 将各级电压的 电网 联系起来。 变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的 母线 ，计量和控制用互感器、仪表、 继电保护 装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有 无功补偿 设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异 1。 2 2 变电站的电气设计
4、2.1 主要设备的选择 随着电气行业的发展，国产设备日渐成熟，经过近几年的运行验证， 110kV变电站站内的电气设备在选型上优先选用国家大型企业产品。主变压器的选择：从型式上看 ，城市中心站变压器偏重于噪声水平低的自冷式变压器，其他类型变电站的变压器以风冷式为主。前者是为了尽量减小周边的噪声污染，后者是为了节约投资。主变的调压开关近年来全部国产化，主变储油柜采用内油式金属波纹式储油柜，主变高压侧采用 110 kV 8 1.25%调压方式大家都没有异议，对于主变 35kV侧电压基准值为多少以及是否调压、 10kV侧电压基准值为多少存在较大分歧，结合各地区的实际情况，我们认为中、低压侧采用 38.
5、5 kV 2 2.5%/10.5kV比较符合现场运行需求，尤其是对于增容改造变电站更为实用。对一台 时价 300多万元左右的三卷变压器而言，中压侧的调压开关所占比例仅为 1% 2%，但电压质量的提高和运行的灵活性众所周知。 断路器的选择：开关机构的弹簧化不必细说， 110kV断路器选用单断口磁柱式 SF6断路器，35kV开关选择单断口磁柱。式开关， 10kV选用真空开关是一种趋势，对于 110kV开关选择密度继电器、气体阀门为较高质量的设备比较可靠。 35 kV开关目前有真空开关与 SF6 开关两种，我们偏重于无介质开关即真空开关，毕竟无介质比有介质更安全可靠，从价格上看两者基本相同，外形上均
6、为单柱式开关，所不同的主要是 真空开关附带的独立 CT较 SF6开关附带的套管式 CT准确级高，前者能够达到 0.2s级，后者只能达到 0.2级。目前更能满足较高的计量标准。隔离开关的选择： 110kV隔离开关选择真正意义上的完善化 GW4型隔离开关， 35kV户外隔离开关选择 GW4或 GW5型隔离开关。我们的体会是如果资金允许，为了缩短建设周期、变电站的美观，建议采用钢结构支架、预组装式隔离开关。变电站的主进线可以采用电动隔离开关进线方式，可实现远程操作。电流、电压互感器的选择：目前 110kV互感器大都采用油浸式设备， 35kV、 10kV互感器大都采用浇 铸式设备，随着 U型、倒置型、
7、气体绝缘型、光电隔离型、电流电压一体化互感器的推广，大家的认可使用，对变电站的整体布置，设备无油化都将起到积极的作用 2。 2.2 变电站主接线 变电站主接线的选择是根据变电站在系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、站内变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量3 简单化。 随着负荷的不断增加和电网结构的不断扩大，电网会承担更多的电力电子器件，容性负载导致系统中的电 压谐波污染和振荡问题已日益突出 3。 通常按城市变电站在系统中的地位、规划容量、线路和变压器连接元件总数等条件
8、来确定主接线方案。若建设终端变电站 110kV配电装置可考虑采用线路变压器组接线。按终期 3 50 MVA主变考虑。 10 kV 侧按单母线四分段，每段母线带 1213回出线，建设枢纽变电站，110kV出线终期可按 4 6 回来考虑，单母线分段接线。主变容量按终期 4 50 MVA设置。10kV侧按单母线四分段，每段母线带 13 14回出线。或 10kV侧按单母线八分段环形接线考虑，每段母线约带 7回馈线。 #2、 #3主变 10 kV 侧可交叉供电，以保证供电可靠性。在 10kV分段开关处装设备自投装置，保证在单回 110 kV 线路或单台变压器运行时的可靠供电 4。 3 变电站的综合自动化
9、 变电站综合自动化系统就是利用先进的计算机技术以实现提高电能质量和系统的管理水平及自动化水平的 ,该系统除应具有先进的一次设备和计算机网络系统作为支持外 ,真正能体现整个系统性能优越性的是各种应用软件 ,这些软件均需对大量数据信息进行采集 ,传输 ,综合 ,计算等 ,因而 ,变电站综合自动化系统实际上是一个对大量数据信息进行综合处理的过程 ,由于此系统 数据信息成为海量 ,传统的数据处理方法已难以满足要求 ,必须借助于先进的数据库技术 ,所以数据库管理系统成为变电站综合自动化的基础 5。 目前，在变电站自动化系统中主要用文本文件或数组替代现有的关系型数据库实现实时数据的存储。它们的缺点是只有实
10、时数据的存储 -缺乏数据库的基本功能，实时数据的时限管理和事务控制以及符合多层结构的程序接口。因而进行变电站自动化系统的实时数据库系统方面的研究是非常必要的。实时数据库技术是现代数据库研究领域的一个热点问题，需要实时技术和数据库技术相结合。本文通过对变电站自动化系统中实时数 据库系统的构成及数据对象的分析，阐述了实时数据库结构和实时事务管理的实现，建立了实时数据库系统模型6。 随着我国电力事业的飞速发展 ,电网规模的不断扩大 ,电网结构日趋复杂 ,电网运行需要传送的实时信息量成倍增多 ,对实时性要求越来越高 ,也对变电站自动化提出了更高的要求。面对变电站需具备的功能和未来变电站自动化系统必然方
11、向 ,系统应遵循开放、先进、可靠、统一的原则 ,功能配置优化 ,系统结构简洁。实现变电站功能的综合自动化 ,操作监视的屏幕化和运行管理的智能化。应用计算机技术的变电站综合自动化给我们来了许多新内容 ,实现许多常规变电站无法想象的功能。随着信息时代的步伐 ,变电站综合自动化必将得到更广泛4 的应用。用该系统建设的变电站 ,不仅节省了变电站的占地面积 ,二次电缆 ,方便了安装、调试、维护 ,而且为变电站的科学化和现代化运行管理提供了必要的先行条件 7。 随着新技术的不断涌现和原有技术的不断完善以及电力市场的发展 ,将推动变电站自动化系统的功能和结构向全数字化、高度智能化、传输规约和传输网络标准化的
12、方向发展 8。 变电所综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，它 将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着高科技的发展和硬软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来 9。 4 提高变电站二次回路可靠性的建议 4.1 积极采用各种新技术新设备 针对早期投运变电站出现的一系列问题 ， 可对二次回路中的相关设备进行改进 ， 积极选用新设备 。 如 ： 采用直流空气开关和直流电源监控装置 、 螺旋式大电流切换端子 、 开关线圈保护器 、 加强阻燃端子和端子箱的防潮 、 瓦斯继电器防进水措施
13、等 ， 这些新技术新设备的使用将会有效提高二次回路的可靠性 。 4.2 进一步优化 二次回路接线 要保障二次回路可靠运行 ， 必须优化二次回路的接线方案 。 在满足供电可靠性的前提下 ， 二次回路接线应力求简单 、 安全可靠且维护操作方便 。 在直流回路供电方式上 ， 以往多采用环形供电方式 ， 可靠性差 、 操作不灵活 、 接地点定位困难 。 采用单母线和单母线分段接线幅射式供电网络设计后 ， 接线简单且清晰 。 可在分电柜上方便地引接双电源幅射式供电网络 ，同时 ， 分电柜方式也节省了电缆 ， 便于保护设备选择和二次回路接地的查找 。 4.3 直流回路中选用直流专用空气开关、保证极差配合
14、直流回路保护操作电器以往多用交流空气开关或熔断器 。 交流空 气开关分断临界范围的直流电流时不能有效 、 可靠地熄灭直流电弧 ， 因而单纯的交流空气开关用于直流场合是不安全的 。 在直流系统中必须选用直流专用空气开关 ， 而不能用交流空气开关代替 。 对现有不能满足可靠分断直流电流的交流空气开关应逐步更换为直流专用空气开关 。 直流空气开关或熔断器上下级之间的级差配合至少相差二级 （ 电流比达到 1.6 1）， 一般上下级宜有 34个级差 、 电流比 2倍及以上 ， 以确保实现选择性 。 为了更有效保证上下级的配合 ， 在保证级差条件下 ， 还应选择不同动作特性 。 一般保护屏内直流空开采用
15、B特性 ， 直流分屏上采用 C特性 10。 5 结论 5 国家电网公司“两型一化 ” 变电站设计理念的确立 ,为变电站的设计带来了观念上的突破 ,在今后的设计中应更加强调生产活动对于自然生态环境的影响 ,积极探索出适合变电站实际情况的设计方式和建设模式 ,综合运用技术、经济、管理等多种措施降低对社会和环境的影响。落实资源节约型、环境友好型、工业化 !变电站建设的要求 , 为实现一强三优的电网和推动社会经济环境的发展尽自己的绵薄之力 11。 近年来 ,通信技术和计算机技术的迅猛发展 ,给变电站综合自动化技术水平的提高注入了新的活力 ,虽然存在着一些问题但这些问题也得到了 相关人员的重视并且在逐步
16、的解决与完善。变电站综合自动化技术正在朝着网络化、智能化、数据化的方向发展 12 。 变电站有变电和配电的功能，由一二次设备组成，实现电压的升降及信息的共享和通信，并实现一系列的一二次保护。本文献通过电气设备的选型，自动化及其发展方向为切入点，阐述了变电站的一些特点。 参考文献 1 百度百科，变电站， 2011-7-26. 2 刘鹍，浅谈变电站一次设备的设计与选择 R.山西大同供电分公司 ,2010. 3 Josco,Peter.A Smart MV/LV-Station that improves powerquality reliability and substation load pr
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