电力系统变电站设各电气设计浅析

电力系统变电站设各电气设计浅析

【摘要】随着我国经济的快速发展和用电负荷不断增长，人们对

供电可靠性的要求不断提高，但由于电网建设相对滞后、变电站设计

不合理和缺乏超前规划等原因，往往会造成电能供不应求。因此在变

电站的建设过程中，必须要结合当地负荷情况，设计出符合要求的变

电站电气部分。

【关键词】变电站；电气设计；主线；变压器

引言

为解决城市用电问题，就必须在靠近负荷中心的市区中的建设变

电站，但由于我国的城市土地具有稀缺性，这一情况并不允许在城市

中用大量的土地进行变电站建设，且城市的景观协调以及环保等要求

十分严格，导致变电站的站址不断更换，越来越难以得到落实。下面，

笔者就对变电站电气设计方案进行探讨。

L变电站的地位及作用

在电力系统中，变电站占有重要的地位，是变换电压等级、配送

电、控制电流流向及调整电压的重要场所，变电站通过主变压器将各

级电压与电网联系起来。它的作用主要是变换高低电压。其中，部分

变电站是将发电厂发出的电压升高，通过高压导线远距离输送，降低

输电线路的电能损耗；一方面，部分变电站将高压电降压，然后输送

给电力用户使用。目网结构的不同，则变电站升压、降压的幅度也不

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同，按照电压等级与作用，可将变电站分为好几类，比如llOkV变电

站、220kV变电站及500kV变电站等。

目前，国内110/220kV变电站数量较多，且分布广，因此

110/220kV变电站设计必须具有可靠性、安全性和经济性，提高区域

内电力用户供电的安全性和可靠性，降低电网故障及变电站建设的费

用，更好地服务于经济社会发展的需求。

2.UOkV变电站的主变压器的设计及配置

主变压器的设计与选择是U0KV变电站设计与配置的主要任务,

这事关到变电站是否能够安全运行。

2.1主变压器台数的确定及选择

变压器是UOkV变电站所中最为重要的设备，其主要的作用就是

通过变换功率来减少供电过程中线路的能量消耗、降低供电成本，实

现远距离配电的目的。因此，进行llOkV变电站配电设备的设计首先

要确定主变压器的台数及其配置。从当前我国城乡输配电的实际情况

来看，UOkV配电主变向为向10kV、35kV两种线路进行功率的转换，

为了提高变电站供电的可靠性、稳定性，防止变电站主变压器因故障

影响用户用电，变电站主变压器一般设置为2台，这样两台主变压器

可以互为备用，最大限度地避免了因为故障或者检修而导致停电现象

的发生。同时，在大型专用变电站或者孤立的一次变电站要尽可能安

装3台主变压器，3台主变压器的配置模式接线网络比较复杂，对

施工技术、维护技术能力要求也较高，因此，在一般的小型变电站、

单一的变电站设计中还是以2台主变压器的设置为宜。

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2.2主变压器容量的确定

HOkV变电站中主变压器容量的确定需要在满足正常变压、负荷

需要的基础上，上浮10%以上的容量空间，以满足临时负荷增加需求。

主变压器容量的大小主要取决于电网的结沟、变电站所带负荷的性质

等两个因素。一般情况下，重要负荷的变电站要考虑到当一台变压器

停止运行时，另外的变压器的负荷、容量在既定的时间内能够满足一

级、二级负荷需要，而对于一般的变电站则需要保证当一台主变压器

停止运行以后，另外的主变压器能够保证全部用电负荷的70%以上的

用电需求即可。以保证70%的用电负荷为例，由于主变压器的事故过

载负荷能力一般为40%,这样即使一台主变压器发生故障停运，那么

另外一台变压器也可以保证满足98%以上的用户用电需求。主变压器

的容量级别尽量做到标准化、系列化，容量级别不宜过多。主变压器

的容量可以采用下面的公式进行计算：

2.3主变压器的形式选择

主变压器形式的选择需要综合考虑主变相数、绕组数、主变调压

方式、连接组别、容量比、主变冷却方式等诸多因素。一般情况下,

变电站主变压器都采用三相线或者单相线设计，变电站规模较大时宜

选择单相，否则以选择三相为佳；绕组数的选择，llOkV变电站设

计中，当通过变电站主变压器各个侧绕组的功率达到变压器总容量的

15%时，宜采用三绕组变压器，可根据施工条件、工程要求选择分裂

变压器、自耦变压器以及普通三绕组变压器；变电站主变压器的电压

是通过分接头开关来控制的，主要有无激磁调压、有载调压两种控制

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方式；国内UOkV变电站主变压器绕组采用Y连接方式。另外，还要

考虑到当冷却系统出现故障时，主变压器所允许的过负荷的大小，例

如按照《电气工程习气设计》手册规定，当主变压器冷却系统发生故

障时，空气温度为0℃时，允许运行的时间不得超过18小时，当空

气温度为10℃时，允许运行的时间不得超过8小时，否则，如果运

行时间超过上限，就极易发生烧坏主变压器的情形。

3.UOkV配电运营设备的设计及配置

3.1断路器的设计与选择

UOkV变电站中断路器起着保护和控制高压回路的作用，是保障

变电站及线路正常运行的重要电器设备。从配电的成本及维修的角度

来看，110kV变电站断路器的选择以选择同一型号、厂家的设备为佳，

这样能够大幅减少备用件的种类，也利于日常检修与维护工作的开展。

断路器的选择需要根据变电分测额定电压、额定电流、动稳定电流以

及热稳定电流来确定、设计额定开断电流。在确定UOkV变电站断路

器时，要确保断路器具有良好的热稳定性、动稳定性、绝缘性、较强

的短路能力以及尽可能短的分段时间，以实现变电站安全、高效运行

的目标。实践中，UOkV变电站的断路器一般使用绝缘性能好、体积

小、使用寿命周期较长的六氟化硫断路器，这类断路器的灭弧能力比

较强，易于维护、检修。

3.2隔离开关及电压主线的选择

隔离开关主要的作用是隔离电源，实现对UOkV高压线路的有效

控制，隔离开关在分开之后必须要有较为明显的断开点、足够的绝缘

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距离，还要具有良好的动稳定性、热稳定性以及机械强度，隔离开关

的还要装设必要的连锁机构。

llOkV电压主线大多采用软导体导线，其中，尤以加强型钢芯铝

绞线的应用最为广泛，并根据实际情况进行电晕检验。

结论

总之，UOkV变电站设备的设计、配置是实现正常配送点的有效

保障，如何设计UOkV变电站的主要设备、线路，这与该变电站的负

荷以及用电特点密切相关。在做好主变压器、主要的配电运行设备的

设计、配置的同时，还要科学的选择互感器、优化配电装置的布设、

做好防雷保护等，以最大限度降低突发性事故对UOkV变电站的正常

运行造成的不利影响，促进llOkV变电站正常运行、供电的目标的顺

利实现。

参考文献

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[2]郭日彩，许子智，徐鑫乾.220kV和UOkV变电站典型设计

研究与应用[J