变电站一次部分设计的问题探讨

陈子健

（中山火炬开发区电气安装工程有限公司，广东 中山 528400）

1 电气主接线的设计

（1）电气主接线基本要求。电气主接线是指变电站或者发电厂中一次设备按照设计要求连接起来用来生产、分配和汇集电能的电路，也叫主电路。采用哪一种主接线形式与发电厂、电力系统原始资料，变电站本身运行的灵活性、可靠性和经济性的要求等密切相关，并且它对配电装置布置、电气设备选择、控制方式和继电保护拟定都有很大的影响。在设计主接线的时候，主要的矛盾通常发生在经济性与可靠性之间。想要使主接线灵活、可靠，必须要选择现代化的自动装置和高质量的设备，从而导致了投资费用的提高。所以，主接线设计应该在满足灵活性和可靠性的前提下做到经济的合理性。变电所的主接线应根据变电站设备特点、出线回路数、所在电网中的地位及负荷性质等条件确定，并且应该满足供电运行灵活、可靠，投资节约、操作检修方便和便于扩建等要求。具体来说，变电站的主接线应必须满足以下基本要求：①应尽减少投资费用；②根据变电站在电力系统中的作用、地位和用户性质，保证必要的电能质量，并满足供电可靠性的要求；③应该尽量接线简单、操作方便和运行灵活，以便检修和维护，并保证运行安全。

（2）电气主接线选择标准：①所址条件；②接入系统的方式；③变电站在系统中的地位和作用；④分期和最终建设规模；⑤出线回路数和电压等级。

（3）主接线方式选择。①主接线设计依据：双母线；负荷较大、电源较大；110~220kV出线数为5回或5回以上；出线带电抗器的 6~10kV配电装置；35~60kV出线超过8回。②单母线，主要用在回路少并且没有重要负荷的变电站和发电厂中，单母线分段主要应用在发电厂和变电站6~10kV接线中。③旁路：110kV出线在6回以上；220kV出线在4回以上。综合以上资料并结合本变电站的实际情况，220kV侧有3回出线。又由于该变电站在整个电力系统中处于重要的地位，故各侧都不允许断电。

（4）电源侧主接线方案的确定根据要求可以草拟以下2种方案，如表1所示。

表1 220kV侧主接线方案

由以上比较结果可知，这2种方案都有较好的可靠性和灵活性。由于本变电站在整个系统中占有较重要的地位，要求保证对某些重要用户不中断供电，故综合考虑，220kV侧宜采用方案Ⅰ。主变中性点接线方式的设计根据

电力系统的实际情况，110~500kV系统是大电流接地系统，因此变电站主变的110~220kV侧的中性点应该选择中性点直接接地方式。无功补偿容量选择，《并联电容器装置设计技术规程》第1.0.3条规定：“电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计，调相调压计算及技术经济比较确定。”对220kV可按照主变容量的37%考虑。

2 主接线设备的选择

根据《导体和电气选择技术规定》的规定,在变电站改建过程中对电气设备的选择,首先,要力求选择那些技术先进、使用安全并且价格合理的设备;其次,电气设备除了要能满足正常的运行、检修、短路和过电压等情况外,还要结合当地的实际条件,并做出长远考虑。第三,不宜使用过多品种的导体。具体选择方式如下：

（1）变电所主变压器容量的选择。变压器容量既可按电力系统5~10年发展规划的需要来确定,也可由上一级电压电网与下一级电压电网间的潮流交换容量来确定。变电所内装设2台(组)及以上变压器时,若一组故障或切除,剩下的变压器容量应保证该所全部负荷的70%,在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷。500/220kV变压器的500kV及220kV侧均为星形接线,故从结构上要求500/220kV变压器具有35~63kV的第三绕组,第三绕组的容量应不小于变压器容量(对自耦变压器为串联绕组容量)的15%,最大不超过变压器容量的 (1-1/K12)倍。具体容量也可根据变电所装设的无功补偿容量来确定。

（2）主变压器台 (组)数及型式的选择：① 对大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电所以装设 2台 (组)主变压器为宜。②对于地区性孤立的一次变电所或大型工业企业专用变电所,在设计时应考虑装设 3台(组)主变压器的可能性。③对330kV及以下电压等级的变电所,一般采用三相变压器。由于运输对变压器重量的限制,目前500kV三相变压器最大容量为360MVA,超过360MVA就要选用单相变压器。④变压器按绕组型式可分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。一般变电所选用双绕组变压器,当变电所具有3种电压,且通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上时,主变压器一般采用三绕组变压器。自耦变压器与同容量的普通变压器相比具有很多优点,在220/110kV、330/110kV、330/220kV及500/220kV变电所中,宜优先选用自耦变压器。

（3）无功补偿设备的装设。①并联补偿电容器的装设。并联补偿电容器既可装在各级变电所内,也可装在用户侧。一般来讲,供无功基荷的补偿装置应装于用户侧,供无功峰荷的补偿装置应装于各级变电所内。变电所内装设的无功补偿容量一般应为变压器容量的20%~30%。②并联电抗器的装设。500kV送电线路每百公里充电无功功率为110~120kvar。当送电线负荷较轻时,送电线上无功损失小于充电功率,往往造成系统无功过剩,需装设并联电抗器。该电抗器既可装于500kV变压器的高压侧,也可装于500kV变压器的低压侧。