城市变电站一次设计探究
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摘要：随着城市人口的不断增加，以及我国工业的快速发展，城市电力系统所承受的供电压力逐渐增大，而人们对供电质量、电力系统容量等却提出了更高的要求。因而优化城市变电站的一次设计，提高变电所电气设计的安全性、经济性，从而进一步提高电力系统的供电能力，已经成为发展电力系统的重要举措。本文以220kv变电站的一次设计为例，就城市变电站一次设计的相关问题展开了探究，并给出了相应的借鉴和建议，以期为城市电力系统的发展和变电站一次设计水平的提高做出应有的贡献。
关键词：城市；变电站；一次设计；电气；220KV
城市变电站是城市电力系统中变换电压、接受电能以及分配电能的重要电力设施，它还有着控制电力流向和调整电压的重要功能，在整个城市电力系统中起着重要的作用。科学合理的城市变电站一次设计方案对于改进变电站各方面能力有着重要的意义，因而，为了保证城市电力系统的稳定、高效运行，提高供电能力，有必要对城市变电站的一次设计进行优化，从而提高城市变电站电气设计的运行效率，并改善其稳定性。
城市变电站一次设计思路分析
目前220kv变电站的设计技术日趋完善，其相关电气设备的生产也逐渐实现了标准化，这为220kv变电站的建设提供了良好的条件。目前，220kv变电站在城市变电站中较为普遍，220kv变电站的一次设计思路可分为电气主接线的设选择和设计、主要电气设备的选择这两个模块。所谓模块化设计思路，就是将变电站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，以使变电站达到理想状态。以下就电气主接线设计和主要电气设备的选择两个模块的设计展开讨论：
1.1电气主接线的设计
电气主接线设计是变电站电气一次设计的重要内容，在进行电气主接线设计时不但要考虑到供电运行的灵活性、稳定性、可靠性，也要同时兼顾节省成本、方便检修、便于改造等方面。根据《220～500kV变电站设计技术规程》(DLT5218―2005)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。往常，220kv变电站的电气主接线可以分为220kv、110kv、35kv三个电压等级，分别由相应的带断路线路变压器组构成。220kv接线主要有双母线或双母线分段接线和桥型、单母线接线两种接线方式，接线类型视回路数量而定；110kv接线主要有单母线和单母线分段两种接线方式，如果回路数量较多，在6回以上，则应选择双母线接线；35kv一般采用单母线分段的接线方式。
1.2主要电气设备的选择
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。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阻抗，并有效降低主变压器的空载损耗。新型高阻抗变电器在今年来得到了广泛的应用，尤其是在城市变电站的电气设计中体现出了显著的作用，而由于高阻抗变压器的初期投资往往较高，一些边远贫穷地区仍无法采用新型高阻抗变压器。但从长期效用来看，虽然新型高阻抗变压器的前期投入很大，但是它的运行成本与传统变电器产品相比还是比较低的，另外新型高阻抗变压器的运行安全、稳定、高效、可靠，因而不但通过先进的技术提高了变电效率，也大大降低了变电器自身的维护和检修费用，可见新型高阻抗变电器的使用将带来更大的经济效益。近年来，由于有了计算机技术和相关专业系统程序的辅助，城市变电站一次设计中主要电气设备的选择变得更加科学合理。
变电站电气布置实例及其分析
为了确保变电站的安装和布置达到设计要求，以及尽可能地提高变电站一次设计的经济型、实用性、科学性和美观性，我们应对变电站电气的布置进行合理的规划和安排。以下是变电站电气布置的一个实例，笔者望通过对该例子的探讨和分析指出变电站电气布置中的相关要点和方法。
某市计划设计一座220kV变电站，电压等级为220／110／10kV。由于该变电站一次设计投资较大，是整个变电站投资的主要部分之一，因而其一次设计方案采取公开招标的形式。通过多家设计院的竞标，最终选定了一个较为科学可行的电气一次设计方案，这个中标方案的具体内容如下：该方案中，主要有四种常规设备户外配电装置、四种GIS户外配电装置、三种GIS户内配电装置形式，二十多种主要建筑设计模块。变电站有3台主变，220kV远期2回出线，以内桥单母分段接线，110kV远期8回出线，以双母线接线，10kV远期12回出线，以单母线分段接线。针对当地电网分布规划，结合施工现场的现状，通过分析后，决定该变电站中，主要设备分布在综合楼及220kV配电装置楼中。在楼底层布置10kV配电装置和3台主变，10kVGIS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，每个单元间留足空间，作为主变散热器安装位置及接地变压器位置。针对现场屏位紧张、二次回路复杂的特点，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。
除此之外，变电站一次设计中还要对通讯设备的选择和安装进行规定，本变电站一次设计方案中所选用的通讯方式主要有以太网通讯、串行通讯以及CAN网通讯等等。除此之外，为了保障本变电站的高效、稳定运行，保证故障能够被及时发现和解决，本电气一次设计方案中，还对计算机检测系统进行了设计，计算机自动检测和保护系统的应用，不但能对电气系统中各种装置的运行情况进行客观的反馈，也能对存在故障，运行不畅的情况进行及时的提示，以便于及时发现问题和采取补救措施，为变电站电气系统的正常运行提供更有力的保障。
总而言之，城市变电站的一次设计应包含对变电站电气主接线、主要电气设备的选择和设计，以及对变电站电气布置的规划和设计等等，在这些设计中，应体现经济、实用、合理、美观等原则。
城市变电站是城市电力系统的重要组成部分，因而，为了不断提高城市电力系统的运行稳定性和提高其供电质量，从而使变电站的建设带来更大的投资收益和社会收益，要随着电力系统的发展不断优化变电站电气一次设计，这就要求我们从优化设计思路、积极采用新型设备、优化电气布置等方面共同努力。
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