變電站一次設備的選擇方法探討

劉樂安周 珺/.國網青海省電力公司經濟技術研究院 .國網青海省電力公司檢修公司

變電站一次設備的選擇方法探討

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變電站一次設備主要主變壓器及其附屬設備、GIS設備、開關柜設備、變壓器、接地隔離開關等，它們是直接用于生產和輸配電能的設備，是變電站運轉的基礎，因而變電站的建設首先要做的就是一次設備的選擇設計。本文對變電站部分一次設備的選擇進行了介紹。

一次設備；主接線；變壓器

一、變電站電氣主接線選擇

電氣主接線是指變電站或者發電廠中一次設備按照設計要求連接起來用來生產、分配和匯集電能的電路，也叫主電路。采用哪一種主接線形式與發電廠、電力系統原始資料，變電站本身運行的靈活性、可靠性和經濟性的要求等密切相關，并且它對配電裝置布置、電氣設備選擇、控制方式和繼電保護擬定都有很大的影響。在設計主接線的時候，主要的矛盾通常發生在經濟性與可靠性之間。想要使主接線靈活、可靠，必須要選擇現代化的自動裝置和高質量的設備，從而導致了投資費用的提高。所以，主接線設計應該在滿足靈活性和可靠性的前提下做到經濟的合理性。變電所的主接線應根據變電站設備特點、出線回路數、所在電網中的地位及負荷性質等條件確定，并且應該滿足供電運行靈活、可靠，投資節約、操作檢修方便和便于擴建等要求。具體來說，變電站的主接線應必須滿足以下基本要求：（1）應盡減少投資費用；（2）根據變電站在電力系統中的作用、地位和用戶性質，保證必要的電能質量，并滿足供電可靠性的要求；（3）應該盡量接線簡單、操作方便和運行靈活，以便檢修和維護，并保證運行安全。

電氣主接線選擇標準：（1）所址條件；（2）接入系統的方式；（3）變電站在系統中的地位和作用；（4）分期和最終建設規模；（5）出線回路數和電壓等級。

主接線方式選擇：雙母線：（1）負荷較大、電源較大；（2）110～220kV出線數為5回或5回以上；（3）出線帶電抗器的6～10kV配電裝置；（4）35～60kV出線超過8回。單母線：主要用在回路少并且沒有重要負荷的變電站和發電廠中，單母線分段主要應用在發電廠和變電站6～10kV接線中。

旁路：（1）110kV出線在6回以上；（2）220kV出線在4回以上。

二、變壓器的選擇

（一）變壓器的選擇

變電站符合下列條件之一時,宜安裝兩臺及以上變壓器:

1.有大量一級負荷或雖為二級負荷,但從保安角度(如消防等)考慮;

2.季節性負荷變化較大時;

3.幾種負荷較大時。在下列情況下,變電站可設置專用變壓器:（1）當動力和照明采用共用變壓器嚴重影響質量及燈泡壽命時,或在電源系統不接地或經阻抗接地,電氣裝置外露導電體就地接地系統的低壓電網中,應設照明專用變壓器;（2）當季節性的負荷容量較大時(如大型民用建筑的空調冷凍機等負荷),或出于功能需要的某些特殊設備(如容量較大的電焊機)時,可設專業變壓器;（3）接線為YynO的變壓器,當單相不平衡負荷引起的中性線電流超過變壓器低壓繞組額定電流的25％時,或單臺單相負荷較大時,宜設單相變壓器;（4）沖擊性負荷較大嚴重影響電能質量時,可設沖擊負荷專用變壓器。

（二）主變壓器容量、臺數選擇

主變壓器容量、臺數選擇直接影響主接線的的形式和配電裝置的結構。它的確定應綜合各種因素進行分析，做出合理的選擇。

1.具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量、臺數的確定

（1）當發電機電壓母線上負荷最小時，能將發電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統。

（2）當接在發電機電壓母線上最大一臺發電機組停用時，主變壓器應能從系統中倒送功率，以保證發電機電壓母線上最大負荷的需要。

（3）根據系統經濟運行的要求而限制本廠輸出功率時，能供給發電機電壓的最大負荷。

（4）發電機電壓母線與系統連接的變壓器一般為兩臺。對裝設兩臺或以上主變壓器的發電廠，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內，應能輸送母線剩余功率的70％以上。

2．主變壓器容量的確定應遵循以下原則

（1）變壓器額定容量應能滿足供電區域內用電負荷的需要，即滿足全部用電設備總計算負荷的需要，避免變壓器長期處于過負荷狀態運行。新建變電站變壓器容量應滿足5年～10年規劃負荷的需要，防止不必要的擴建和增容。（2）對于供電區域內有重要用戶的變電站，應考慮一臺變壓器在故障或停電檢修狀態下，其它變壓器在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的一級和二級負荷。對一般負荷的變電站，任何一臺變壓器停運，應能保證全部負荷的70％～80％的電力供應不受影響。（3）為保證供電運行方式靈活，應考慮采用多臺變壓器。單臺變壓器容量的選擇不宜過大或過小，要預留負荷發展而擴建的可能，實現變電站容量由小到大，變壓器的臺數由少到多。（4）對低壓側有發電機組并網的變電站，變壓器容量也可以適當減小，但容量選擇時要考慮：滿足發電機組的額定容量在區域負荷最小時，能夠通過變壓器向電力系統正常輸出；變壓器和發電機組的額定容量之和大于該地區的最大負荷；發電機組停運，變壓器應能保證全部負荷的70％～80％的電力供應不受影響，并保證一級和二級負荷正常用電。

三、GIS設備主接線的選擇

GIS設備主接線的選擇應遵守變電站電氣主接線的設計原則——可靠性、靈活性及經濟性。根據GIS設備具有故障少、檢修周期長、運行可靠性高的特點，其主接線可以簡化。例如110kV和220kV配電裝置一般可以不用旁路母線，但GIS設備發生故障時，其停電范圍比常規設備大的特點。當GIS設備局部發生故障后，檢修故障元件時，必須把故障氣室的SF6氣體全部抽出來，而GIS設備導電觸頭之間的距離是按充有一定壓力的SF6氣體設計的，距離比空氣絕緣時小的多，因此該氣室的母線必須停電才能進行檢修。這就要求變電站運行維護和檢修人員對GIS的工作原理和結構比較熟悉，否則極易發生誤操作或人為內部短路事故，為此，GIS設備的主接線不能過分簡單，110kV母線和220kV母線都應采用分段的接線方式，避免局部故障造成母線全停，擴大故障范圍。

目前大型樞紐變電站110kV，220kV的GIS設備多數采用單母線分段或雙母線分段的接線方式。單母線分段接線具有簡單、經濟、方便的特點，適用于110kV，220kV饋線為4回的變電站；雙母線分段接線可以輪流檢修母線，調度靈活，擴建方便，便于試驗，適用于110kV，220kV饋線在6回以上的變電站。對于一般的220kV終端變電站，220kV側可采用線路變壓器組接線方式，110kV側采用單母線分段的接線方式。110kV終端變電站的110kVGIS設備仍考慮采用線路—變壓器組的接線方式，終端變電站的10kV部分采用單母線分段，互為備用。

[1]朱莎莎.淺談變電站一次設計中主要電氣設備的選擇[J].建材與裝飾,2014年47期.

[2]宋強.分析變電站一次設備的設計與選擇策略[J].城市建設理論研究（電子版）,2012年25期.