变电站一次设备的选择方法探讨

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变电站一次设备的选择方法探讨

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变电站一次设备主要主变压器及其附属设备、GIS设备、开关柜设备、变压器、接地隔离开关等，它们是直接用于生产和输配电能的设备，是变电站运转的基础，因而变电站的建设首先要做的就是一次设备的选择设计。本文对变电站部分一次设备的选择进行了介绍。

一次设备；主接线；变压器

一、变电站电气主接线选择

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。

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。

主接线方式选择：双母线：（1）负荷较大、电源较大；（2）110～220kV出线数为5回或5回以上；（3）出线带电抗器的6～10kV配电装置；（4）35～60kV出线超过8回。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。

旁路：（1）110kV出线在6回以上；（2）220kV出线在4回以上。

二、变压器的选择

（一）变压器的选择

变电站符合下列条件之一时,宜安装两台及以上变压器:

1.有大量一级负荷或虽为二级负荷,但从保安角度(如消防等)考虑;

2.季节性负荷变化较大时;

3.几种负荷较大时。在下列情况下,变电站可设置专用变压器:（1）当动力和照明采用共用变压器严重影响质量及灯泡寿命时,或在电源系统不接地或经阻抗接地,电气装置外露导电体就地接地系统的低压电网中,应设照明专用变压器;（2）当季节性的负荷容量较大时(如大型民用建筑的空调冷冻机等负荷),或出于功能需要的某些特殊设备(如容量较大的电焊机)时,可设专业变压器;（3）接线为YynO的变压器,当单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25％时,或单台单相负荷较大时,宜设单相变压器;（4）冲击性负荷较大严重影响电能质量时,可设冲击负荷专用变压器。

（二）主变压器容量、台数选择

主变压器容量、台数选择直接影响主接线的的形式和配电装置的结构。它的确定应综合各种因素进行分析，做出合理的选择。

1.具有发电机电压母线接线的主变压器容量、台数的确定

（1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。

（2）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，主变压器应能从系统中倒送功率，以保证发电机电压母线上最大负荷的需要。

（3）根据系统经济运行的要求而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。

（4）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台或以上主变压器的发电厂，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70％以上。

2．主变压器容量的确定应遵循以下原则

（1）变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电设备总计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站变压器容量应满足5年～10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容。（2）对于供电区域内有重要用户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷。对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的70％～80％的电力供应不受影响。（3）为保证供电运行方式灵活，应考虑采用多台变压器。单台变压器容量的选择不宜过大或过小，要预留负荷发展而扩建的可能，实现变电站容量由小到大，变压器的台数由少到多。（4）对低压侧有发电机组并网的变电站，变压器容量也可以适当减小，但容量选择时要考虑：满足发电机组的额定容量在区域负荷最小时，能够通过变压器向电力系统正常输出；变压器和发电机组的额定容量之和大于该地区的最大负荷；发电机组停运，变压器应能保证全部负荷的70％～80％的电力供应不受影响，并保证一级和二级负荷正常用电。

三、GIS设备主接线的选择

GIS设备主接线的选择应遵守变电站电气主接线的设计原则——可靠性、灵活性及经济性。根据GIS设备具有故障少、检修周期长、运行可靠性高的特点，其主接线可以简化。例如110kV和220kV配电装置一般可以不用旁路母线，但GIS设备发生故障时，其停电范围比常规设备大的特点。当GIS设备局部发生故障后，检修故障元件时，必须把故障气室的SF6气体全部抽出来，而GIS设备导电触头之间的距离是按充有一定压力的SF6气体设计的，距离比空气绝缘时小的多，因此该气室的母线必须停电才能进行检修。这就要求变电站运行维护和检修人员对GIS的工作原理和结构比较熟悉，否则极易发生误操作或人为内部短路事故，为此，GIS设备的主接线不能过分简单，110kV母线和220kV母线都应采用分段的接线方式，避免局部故障造成母线全停，扩大故障范围。

目前大型枢纽变电站110kV，220kV的GIS设备多数采用单母线分段或双母线分段的接线方式。单母线分段接线具有简单、经济、方便的特点，适用于110kV，220kV馈线为4回的变电站；双母线分段接线可以轮流检修母线，调度灵活，扩建方便，便于试验，适用于110kV，220kV馈线在6回以上的变电站。对于一般的220kV终端变电站，220kV侧可采用线路变压器组接线方式，110kV侧采用单母线分段的接线方式。110kV终端变电站的110kVGIS设备仍考虑采用线路—变压器组的接线方式，终端变电站的10kV部分采用单母线分段，互为备用。

[1]朱莎莎.浅谈变电站一次设计中主要电气设备的选择[J].建材与装饰,2014年47期.

[2]宋强.分析变电站一次设备的设计与选择策略[J].城市建设理论研究（电子版）,2012年25期.