20kV及以下变电站一次设计要点

20kV及以下变电站一次设计要点

摘要：为了解决当前配电网发展的矛盾问题，改变配电网发展的方式，我国各个地区正在大力推广应用20kV变电站供电。本文深入分析了20kV及以下变电站的概念和优势及其一次设计存在的问题和解决措施，希望能够对电气设备的一次设计要点进行详细的叙述，为我国的供电系统自动化和智能化发展奠定基础。

关键词：变电站；电气设备；一次设计

引言：在我国经济的迅速发展背景下，各个地区的用电量急剧增加，20kV配电系统的应用已经在全国范围内得到了应用和推广，能够降低电网损耗，提升电网供电的能力。设计人员需要合理进行主接线、平面布置、接地方式以及设备选择的设计，掌握设计的要点，从而合理优化20kV配电网系统。

1.20kV供电的概念及优势

当前，很多国家都已经将20kV电压等级作为中压配电网的标准电压，并且列入了IEC标准。20kV在运行的过程中具有较为明显的优势，20kV电压供电能力较强，且供电设备结构体型较小，结构简单，导线不需要改动，在进行电力传输时，20kV电压的供电线路效率是10kV的一倍。同时在应用20kV电压进行供电时，可以减少布设的密度，节省土地资源的使用。此外，应用20kV电压供电，可以节省能源资源的损耗，降低投资费用，提高经济效益。

2.20kV及以下变电站一次设计存在的问题

2.1主接线问题

在实际的设计中，变压点的主接线设计通常需要考虑城市人口的用电需求和用地紧缺情况，保证方案设计的合理性，避免接线和设备较多、较杂，从而影响占地和投资问题。在进行主接线的设计时，设计人员还应考虑到以后的扩建问题，应预留足够的空间；同时要考虑变电站设备检修和保养等问题，避免

在出现故障之后需要长时间停电检修，给生产和生活造成不良影响；最后还要分

析站内的变压器数量和容量以及变电站的规模和线路，避免主接线出现错误。

2.2接地问题

防雷接地设计是变电站一次设计中非常关键的内容，如果变电站的

防雷接地设计不合理，就会导致整个电网的运行处于危险之中。在实际的设计中，如果设计人员对接地设备进行防腐处理，使其局部出现断裂，就会导致防雷的效

果丧失，从而出现安全隐患。设计人员如果没有对侵入波或者直击雷进行良好的

防护，就会导致变电站的安全受到威胁，从而影响供电安全。

2.3电气设备选择问题

在进行20kV电压变电站的设计时，需要涉及变压器、隔离开关、电

流互感器、电压互感器、高压断路器五种电气设备的科学布置与应用，根据变电

站的环境和短路电流等，合理选择电气设备。在实际的电气设备选择中，如果设

计人员对短路电流的设计存在问题，就会导致系统运行存在安全隐患，可能会出

现安全事故。

3.20kV及以下变电站一次设计的设计要点

3.1电气主接线

变电站的设计包括一次设计和二次设计，一次设计主要是电气主接线、短路电流、电气设备、防雷接地等的设计[1]。主接线在设计的时候可以采用

单母线分段接线的方式，也可以采用双母线分段接线的方式，当出线的数目超过

两回时，设计人员应采用单母线分段接线的形式，当出线数目是八回及以上时，

设计人员可以采取双母线分段接线，如果是110kV线路出线6回及以上，应采用

双母线分段设计。单母线分段接线结构简单，并且方便操作，容易拓展，在应用

的时候可靠性较强，需要设计一个旁路断路器代替出现断路器，可以进行不停电

检修，确保变电站运行的安全性。双母线分段接线方案在运行的时候更加可靠和

灵活，在进行断路器检修的过程中，可以利用母联断路器替代，从而避免停电。

3.2电气平面布置

设计人员在进行20kV电压变电站的平面布置设计时，需要对短路电流进行

科学的设计，确保电气平面布置的准确性[2]。工作人员在进行短路电流的计算时，应保证最大运行方式的接线方式，使系统电流最大值时发生短路。设计人员应根

据电力系统的设计规划和远景发展对容量进行确定。工作人员可以采用标幺值法

进行计算，通过电路元件的有名值和基准值的对比，计算出短路电流。在计算等

值电源时，工作人员可以对发电机的运行条件进行分析，将条件差不多的发电机

连接在一起，然后计算电流短路。在具体计算中，基准容量数值为S B=100MVA，

基准电压为U B=U AV，线路电抗的计算公式为。在进行20kV电压变电

站的平面布置时，应根据短路电流的计算数值，进行科学的设计，确保各个线路

的安全性。

3.3接地方式

为了避免20kV电压变电站在运行的过程中出现雷击危害，设计人员应使用

避雷针、避雷器和防雷接地装置对其进行防护。变电站在进行直击雷的防护时，

应采用避雷针或者避雷线，在进行侵入波的防护时应采用阀式避雷器对电压值进

行限制[3]。阀式避雷器在应用的时候主要是通过对流入装置的电流进行限制，同

时使侵入波的陡度降低，从而降低雷击的危害，避免发生较大的雷击事故，保护

变压器不受影响。在进行避雷针和避雷线的安装时，施工人员应确保变电站内的

设备都在保护范围内，同时应使设备和保护装置之间存在一定的距离，避免在雷

击的瞬间导致避雷针等出现电压提高的情况，从而对设备形成闪络或者反击，使

设备损坏。防雷接地可以采取接地网和接地线的形式，合理进行接地装置和大地

的连接，确保接地的良好性能，保障20kV电压变电站的运行安全。

3.4设备选择

在进行20kV电压变电站的一次设计时，需要对电气设备进行科学的选择，

保证主接线与配电装置的运行安全。设计人员在选择高压断电器时，应根据20kV

电压变电站的工作环境，合理选择额定电压、额定电流、开断电流、短路关合电流，最终确定断路器的型式和种类。在选择隔离开关时，应确保隔离开关在断开

以后存在明显的断开点，并在断开点之间应存在一定的绝缘距离，当出现闪络等

问题时，杜绝击穿等危险的产生。电流互感器在选择的时候可以根据其所处的位