城市变电站一次设计及相关问题阐述

城市变电站一次设计及相关问题阐述

孙品

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 山西省太原市 030001

【摘要】变电站电气一次设计的合理性、经济性是衡量变电站质量的重要参数。在满足规范性要求的前提下，设计人员要在进行方案确立和设备选型时，考虑设计成果在实际工况条件下的适用性和合理性，同时也需考虑为业主节省建设资金和方便设备设施的运行维护。笔者根据多年的工作经验，主要针对城市变电站电气一次设计进行分析和讨论。

【关键词】城市用电；变电站；电气一次设计

城市的功能性和服务性的基础是电力能源，随着城市规模和城市用电设备的不断增加，使得城市对变电站的需求不断变化，为了确保城市的持续稳定运行，需要科学的对城市变电站进行建设。而一次设计是城市变电站的重要内容，需要科学的对线路和一次设备进行选择，充分发挥城市变电站的功能。但是在实际的城市变电站一次设计中，需要科学的对变电站的重要内容进行控制，发挥城市变电站的功能，促使城市的功能可以得到有效的发挥，实现城市的持续健康发展。

1 城市变电站及一次设计分析

1.1 城市变电站的重要性

在进行城市电力转换以及电力配置之时，变电站是不可或缺的组成部分，将变电站的功能充分展现出来，可使得城市的服务性能得到增强。此外，城市工业化程度的提升使得城市用电规模不断增大，各行业的用电设备占比不断提升，因此对电力的质量和稳定要求不断提升，进一步提高了城市变电站的重要性，需要进一步对城市变电站的一次设计进行控制，科学的对相关设备进行设计，发挥城市变电站的功能性和可靠性，规避安全隐患，提高城市的功能性和服务质量，推动城市的持续健康发展。

1.2 城市变电站一次设计的基本内容

城市变电站一次设计主要根据工程规模进行电气主接线、变压器、断路器、隔离开关、各级配电装置、导体导线等主要电气设备材料选择进行具体的设计。城市变电站的一次设计中，要将一次设备的功能予以充分展现。一次设计之时，要将国内现行标准落实到位，保证质量，进而使得广大用户的需要得到满足，确保变电站更具实用性，使其能够为城市发展提供充足的電力，使得城市的发展更为稳健。

1.3城市变电站一次设计的要求

城市变电站的主要功能为汇聚和分配电能、转换与调整电压、限制电流等。在城市变电站中电气一次设计过程需要准备输电线缆、断路器、隔离开关和发电机、变压器等一次设备,其中变压器和断路器为重点设备。城市变电站的应用能转化高低电压,其稳定运行关乎电网的安全。在设计变电站中电气一次系统时,应保证变电站的设计和电网的要求相符,灵活确定主线的接线方式,优化整体设计结构,选择性能良好的设备。在城市变电站中,一次设备质量决定着变电站运行的安全性和经济性,良好的设备可降低变电站运行过程的检修率。此外,设计变电站中电气一次系统还应具备较高的自动化水平,降低通信环节产生错误代码的概率,促使变电站可靠运行,维护更加便捷。

2城市变电站电气一次设计的主要步骤

对于城市变电站电气一次设计的步骤进行深入的研究不仅仅有利于问题发现与解决，还能够进一步提升员工自身的工作技巧，提升企业的经济效益，促进电力企业市场竞争力的提高，针对此种情况，笔者将变电站电气一次设计的主要步骤分为以下几个方面：(1)当电气一次设计处于筹备阶段时，应当对变电站附近的环境、变电站的工作量、变电站的设备选择进行详细的统计与研究，从而保证变电站电气一次设计的科学性，以此来保证变电站的正常稳定运行。(2)当在对电气设备的总线路进行设计的过程中，应当对变压器的数量以及容量进行精准的计算，以此为基础来确定主接线的方式。但是需要对设计方案进行多层次的审核，对于方案中存在的安全漏洞一个都不能忽视，对于安全隐患要进行及时的修改，从而减少因为电力故障而产生的经济损失，进一步提升供电的稳定性。(3)笔者通过自身的工作经验发现，判断限制短路电路的设置是有着一定的必要性的，能够对供电线路进行全天候的保护，既能够保障供电的稳定性也能够提升电力企业的效益。(4)应当对设计方案进行科学、合理的选择，从而促使最优设计方案投入使用，通过最优设计方案的使用能够进一步优化电力企业的资源配置，能够通过最小的投入取得较高的经济效益回报，进一步提升电力企业在市场中的竞争能力。以上所提到的电气一次设计的主要步骤在实际的应用过程中可能会受到外界因素的影响，应当根据各个地区的实际情况进行完善性的设计，并且在不断学习与进步的过程中，对电气一次设计方案进行创新与应用，进一步提升变电站的稳定性以及效率的提升，为我国的经济发展提供充足的电力资源。

2.城市变电站一次设计——以220kV 城市变电站一次设计为例

2.1设计原则

在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站的建设问题，建设城市变电站应当遵循的基本原则是:

（1）足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；

（2）可靠灵活的主接线方式；

（3）结构紧凑，设备体积小，占地面积小；

（4）主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。

2.2城市变电站一次设计

2.2.1电气主接线

在变电站设计中，尤其是重要的变电站设计，为了保证其供电可靠性和灵活性，往往采用较复杂的主接线。完善的主接线虽然保证了供电可靠性，但缺点是接线方式复杂，运行操作

繁琐，检修维护量大，投资大，占地面积多。随着电网建设的不断完善，电气设备可靠性的不断提高，变电站主接线将向简化方向发展。简化主接线后不但不会降低变电站的可靠性和灵活性，在某种程度上反而能够提高可靠性和灵活性。简化主接线还具有如下优点:减少设备数量、减少占地面积、减少建设投资和降低运行维护费用。电气主接线的选择通常与变电容量的需求有较为密切的关系，这里介绍带断路器的线路变压器组的设计方案。

220kV城市变电站电气主接线一般分3个电压等级，由3组带断路器的线路变压器组构成。

220kV设置线路闸刀、电流互感器、断路器、氧化锌避雷器、电缆头及主变，共同构成线路变压器组。

110kV为单母线分段，各段母线各与 1 台主变相连，各带多路出线。

35kV为单母线分段，各段母线带多路出线，每台主变分别通过2台35kV断路器接于两段 35kV 母线上。有3台分段断路器。优点在于任何一台主变停用，相应两段母线分别由另 2台主变供电，从而达到均衡负荷的目的。

2.2.2配电装置

（1）220kV配电装置及主变

220kV配电装置选择室内布置，采用传统的独立电器，相间距离 3.5m ，依次为电缆头、单侧带接地刀的线路闸刀、单断口六氟化硫断路器、氧化锌避雷器，最后接主变。断路器与线路闸刀之间留作通道，作为检修运输通道。

主变压器的选择对城市变电站来说又有着特殊的要求。体积小、噪音低、阻燃性好、可靠性高，就应是选择变压器要突出考虑的性能。220kV配电装置与主变共处一室，主要是防噪声。变压器可采用低噪声强油风冷，散热器分体安装于室外。

（2）110kV配电装置

110kV配电装置采用三相共箱式结构的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，选择G IS户内布置，这是在国内城市变电站设备选型中常用的做法。G IS的结构为紧凑型三相共箱式，三

相导体共面布置，所有开关设备均采用了弹簧 /电动操动机构，由1台机构操作，三相联动。由于无需压缩空气供给系统，从而实现了无油化、无气化。断路器采用了自能熄弧研究的最新成果——气吹压力与开断电流自适应熄弧原理。开断额定断路电流所需的能量大部分取自电弧本身，大幅度减少了对操作能量的需求，操作功约为同等开断容量压气式断路器的 20～25%。断路器配置了低操作功、无维护或少维护、高可靠性的弹簧操动机构。此外，提供多种主接线方案，配置方式灵活。

（3）35kV配电装置

35kV配电装置采用进口全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，双列布置，头尾相接，容易处理单母线分段的接线型式。每个间隔宽度为 0.6～0.8m ，双列布置。

2.2.3电气平面布置

变电站主要设备分布在综合楼及220kV配电装置楼。

（1）综合楼

综合楼底层布置35kV配电装置及3台所变，35kVGIS采用背靠背双列布置。由于两列装置之间有土建结构桩头，因此，对于背后有接线的G IS需适当拉开距离，以便施工检修。

第2层为电缆层，主要敷设110kV电缆出线，110kVG IS及35kVGIS绝缘母线与主变的接口等。

第3层布置110kV配电装置G IS。除 110kVGIS外，还设有配套的压缩机房。

第4层为控制层，设有控制室及继电保护室。控制室下面不设电缆层，控制电缆经竖井上来后，经过控制室架空地板进入各相应设备。

综合楼地下层为箱形基础，箱形基础同时作为 110、35kV电力电缆通道。箱形基础靠围墙一侧，设有4只竖井及2只工作井，电缆通过两井与排管连接，上面通过竖井到电缆层及控制室。

（2）220kV配电装置楼

配电装置楼共有3个单元，每个单元布置1组线路变压器组，每个单元间隔宽度为 14m ，单元之间设敞开式5m通道，作为主变散热器安装位置及接地变压器位置，接地变压器采用过街楼式安排，以利主变散热器通风散热。

3. 结束语

城市变电站是城市的重要组成部分，是影响城市功能和城市稳定的关键。为此，需要科学的对城市变电站进行设计，针对城市变电站一次设计的相关问题分析和解读，充分发挥城市变电站的功能，积极推动城市的持续健康发展。

参考文献

[1]邢一曼.变电站设计要点及注意事项分析[J].技术与市场，2018（03）：34-34.

[2]赵雅斌.城市变电站电气一次部分设计技术管窥[J].电子制作，2019（24）：90-90.