變電站電氣一次設(shè)計

張卓

【摘 ?要】作為電力系統(tǒng)中最為重要的構(gòu)成部分，變電站在整個電力系統(tǒng)的正常運行中發(fā)揮著極為重要的作用。本文用對變電站電氣一次性設(shè)計進行研究，詳細的闡述了主變壓器的選擇、電氣主要接線的設(shè)計、電氣設(shè)備的選取、平面設(shè)計以及配電裝置等等電氣的一次性設(shè)計中的重要因素，對其中所需要注意的問題進行了詳細的分析和研究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】變電站;電氣;一次性;設(shè)計;研究

社會的不斷進步和經(jīng)濟的持續(xù)向前發(fā)展，使我國人們的生活水平得到了顯著的提高，人民的生活質(zhì)量和生活需求也發(fā)生了很大程度上的變化，同時，人民的用電量也呈現(xiàn)出了大幅度的增長趨勢，在這一背景下，為了使人們的用電需求能夠得到有效的滿足，保持我國電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，變電站的設(shè)計必不可少。變電站的設(shè)計必須要與當(dāng)前社會發(fā)展要求和人們的生活需求結(jié)合起來，不斷創(chuàng)新和改革，同時還必須要明確其在我們?nèi)粘９ぷ魃钪械闹匾裕訌妼ψ冸娬倦姎庖淮涡栽O(shè)計的研究，促進電力事業(yè)的不斷發(fā)展。

1.變電站的重要性

所謂的變電站，實際上就是在在電力系統(tǒng)中進行接受電能和變換電壓工作，并對電力進行控制、分配電能流向以及對電壓進行調(diào)整的電力設(shè)施。變電站是各個電網(wǎng)之間聯(lián)系的重要紐帶，變壓器將各級電壓聯(lián)系在一起，再進行分配和交換，使整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性以及可靠性得到提升。

變電站最重要的功能就是進行高壓和低壓之間的電壓轉(zhuǎn)換，有很多變電站選擇對電廠的發(fā)車進行升壓的方式來減少電能在遠距離的傳輸中所會產(chǎn)生的能量損耗;還有一部分變電站則采用了將高壓電轉(zhuǎn)化為低壓電的方式進行電力的傳輸。

變壓器是變電站最為基礎(chǔ)也是最為重要的設(shè)施之一，它能夠?qū)⒔邮艿降母唠妷哼M行有效的轉(zhuǎn)換后，為用戶輸送安全的電壓，對電力的輸出工作有著至關(guān)重要的影響。除此以外，變電站的設(shè)備中還包括對電路開關(guān)的控制。

2.變電站一次設(shè)計的一些體會

2.1電氣主接線設(shè)計

變電站的電氣主接線，應(yīng)根據(jù)變電站在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求，即經(jīng)濟性、靈活性和可靠性。

在經(jīng)濟性方面，電氣的主接線能滿足運行要求時，變電站高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線;在電氣二次設(shè)計方面，在保證系統(tǒng)安全運行的前提下，簡化繼電保護和二次回路，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜的使用量;在電氣一次設(shè)備選擇方面，在保證主接線能夠有效限制短路電流的同時，可以選擇較為經(jīng)濟的設(shè)備。除去在設(shè)備上的節(jié)省，在變電站的占地面積以及電能的損耗上，還應(yīng)遵循經(jīng)濟節(jié)省的原則。對于變電站的占地面積，主接線在設(shè)計時應(yīng)為配電裝置和布置創(chuàng)造出能夠節(jié)約土地的條件，使變電站所占土地面積盡量減少;對于電能的損耗，要合理經(jīng)濟地選擇主變壓器的種類、數(shù)量和容量，要避免兩次變壓而造成的電能損失。

在靈活性方面，變壓器的設(shè)計要滿足其在調(diào)度、檢修以及擴建時的要求。在調(diào)度時，變電站應(yīng)該靈活地切除或投入線路和變壓器，調(diào)配電源和負荷;在檢修時，能夠滿足停止斷路器、母線以及繼電保護裝置的工作時而不影響電網(wǎng)的正常運行以及對居民的正常供電，這就需要在對變電站設(shè)計時，應(yīng)靈活地滿足變電站檢修時的要求;在擴建時，電氣的主接線設(shè)計能夠較為簡單地從初期接線過渡到最終接線，這就要求在對主接線進行設(shè)計時，應(yīng)設(shè)計出適應(yīng)以后擴建的線路設(shè)備，且在擴建后投入使用時能夠做到變壓器或者線路互不干擾。

在主接線可靠性方面，主要是要保證其設(shè)計的變電站不會出現(xiàn)全站停運、停電的現(xiàn)象;在各線路和設(shè)備進行全面檢修時，不能長時間停電，還要保證一級負荷以及大部分的二級負荷;要保證在對斷路器進行檢修時，不會對系統(tǒng)和負荷的供電造成影響。

2.2變壓器的選擇

在變壓器的選擇上，應(yīng)根據(jù)變電站的情況而定。如果變電站的季節(jié)性負荷較大，或者有大量的一級負荷或者二級負荷時，應(yīng)考慮安裝兩臺或以上的變壓器。如變電站可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設(shè)一臺主變壓器。在對變電站中變壓器臺數(shù)的確定時，應(yīng)根據(jù)該變電站中的具體指標(biāo)來進行選擇，該指標(biāo)有主變的總?cè)萘?、變壓器制造容量的限制、變電站的占地面積以及對配電裝置的投資、對變壓器的投資、短路情況下的電流水平等，根據(jù)這些指標(biāo)可以確定變電所中對變壓器的數(shù)量選擇。一般情況下，城網(wǎng)110kV變電站的變壓器有兩臺或多臺，這樣能夠保證當(dāng)其中一臺變壓器出現(xiàn)故障停運時，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該站全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷。

由于系統(tǒng)負荷不斷變化，各個變電站節(jié)點的電壓也隨之變化，在系統(tǒng)無功電力平衡的前提下，可以進行電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。電力潮流變化大和電壓偏移大的變電站，如經(jīng)計算普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對電壓質(zhì)量的要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。

為減少能源浪費，在滿足將各電壓側(cè)短路水平限制在規(guī)定值的前提下，盡量不使用阻抗較高的變壓器，降低主變壓器的空載損耗（鐵損）及負載損耗（銅損）。另外，隨著變壓器廠家生產(chǎn)水平提高及變壓器組件優(yōu)化，《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》（GB/T6451-1999）規(guī)定的空載損耗及負載損耗參數(shù)值已不能滿足節(jié)能減排的要求，作為電力運行單位及設(shè)計單位應(yīng)密切關(guān)注當(dāng)前變壓器性能水平，提倡選用經(jīng)濟、節(jié)能的變壓器。

3.電氣設(shè)備典型的接線方式

在110kV的變電站電氣設(shè)計中，主要考慮的就是終端變電站以及中間變電站。前者變電站則接近110kV變電站負荷中心，并在其中分為兩路進線，從而將電能分配給低壓用戶，而實現(xiàn)這一分配的主要是通過兩臺主變來實現(xiàn)的。終端變電站的高壓側(cè)主接線形式有三種：單母線接線;內(nèi)橋接線以及線路變壓器組接線。對于單母線接線方式，主要是用在110kV變電站的高壓側(cè)主接線，且單母線分段的接線方式則是用在110kV變電站的低壓側(cè)主接線。該接線方式其供電可靠性高，運行較為靈活，但仍然存在一定的不足，即所涉及到的高壓設(shè)備較多，增大了占地面積以及投資資本。對于內(nèi)橋接線方式，主要用在110kV變電站的高壓側(cè)主接線，單母線分段的接線方式則是用在110kV變電站的低壓側(cè)主接線。

4.結(jié)束語

總而言之，變電站的設(shè)計建設(shè)在電力系統(tǒng)中是一項極為重要的環(huán)節(jié)，同時其電氣一次性設(shè)計也是一項十分重要的工程任務(wù)。它具有強烈的綜合性，是整個電力系統(tǒng)中最重要，也是最復(fù)雜的構(gòu)成部分。想要實現(xiàn)變電站電氣設(shè)計的一次性成功，必須要具備具有相關(guān)科學(xué)性、全面性、綜合性以及適用性的電氣設(shè)計方案，同時還要選擇就出最佳的適配器、接線方式以及電氣設(shè)備和配電器等等，要重視沒一個環(huán)節(jié)對整個系統(tǒng)設(shè)計的重要影響，不斷完善每一環(huán)節(jié)的建設(shè)設(shè)計，才能夠?qū)崿F(xiàn)效益的最大化和電力系統(tǒng)的正常運行，只有使整個電力系統(tǒng)運行的可靠性以及安全性得到保障，電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展才有可能實現(xiàn)，從而使電力實現(xiàn)在實現(xiàn)經(jīng)濟效益的同時帶來一定的社會效益。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司）