变电站一次系统设计

110kV变电站电气一次系统设计

一、选题意义

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划[1]。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路[2]。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益[3]。

二、变电站建设的国内外现状和发展趋势

为了保障我国经济的高速发展，以及持续的城镇化进程，我国电力系统进入了一个快速发展阶段，电网建设得到进一步完善。由于我国电力建设起步比较晚，目前我国变电站主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电站转变，交流传输向直流输出转变，在城市变电站建设中，户内型变电站大幅增加。国外变电站主要是交流输出向直流输出转变。而数字化智能变电站也是国内外变电站未来发展趋势。

1、无人值守变电站：

同西方发达国家相比，由于我国变电站自动化系统应用起步较晚，变电站运行管理的理念也有很大差异，使我们的变电站无人值守运行水平与之相比还有很大的差距。在我国，许多220 kV及以下电压等级变电站已经开始由监控中心进行监控，基本上实现了变电站无人值守。但作为国内电网中最高电压等级的500 kV和330 kV变电站，即使采用了变电站自动化系统的，也都是实行有人值守的管理方式。而在欧美发达国家，各个电压等级变电站都能实现变电站无人值守。由此发现，在国内外无人值守变电站之间、国内外变电站自动化系统之间都还有很大的差异[4]。全面实现变电站无人值守对我国电网建设有非常明显的技术经济效益: 1提高了运行可靠性；2加快了事故处理的速度；3提高了劳动生产率；4降低了建设成本。[5]

2、城市变电站建设

随着城市中心地区的用电负荷迅速增长，形势迫使在城市电网加快改造和建设的同时，在中心城区要迅速地建设一批高质量的城市变电站，在多种变电站的型式中户内型变电站受到各方面的重视，在这几年中得到飞速发展[6]。由于户内变电站允许安全净距小且可以分层布置而使占地面积较小。室内变电站的维

修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响。

3、数字化智能变电站

在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电站自动化技术即将进入新阶段[7]。变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。它以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用[8]。随着智能化开关，光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真这些新技术的日趋成熟以及广泛应用必将对现有变电站自动化技术产生深刻的影响，带来全数字化的变电站新概念[9]。2009年9月11日华北电网首家220千伏数字化智能变电站郭家屯变电站正式启动，它的建成对国内数字化变电站技术的发展及智能电网的建设具有重要意义[10]。

三、变电站设计内容及原则

1、110kV变电站电气一次系统设计主要包括以下步骤：电气主接线设计、配电装置、电气平面布置、系统保护、电气设备选择。[11]

2、变电站设计原则[12]：

(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)结构紧凑，设备体积小，占地面积小；

(3)自动化程度高，通信误码率低，可靠性高；

(4)可靠灵活的主接线方式；

(5)主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。

在变电站设计中要考虑到雷电对变电站的危害，在变电站中至少要安装一台避雷器来保护变压器，最佳选择是在变电站入口处安装避雷器。此时，即使在瞬时有极高电流出现，也能最大限度地保证变压器上的电压水平在安全极限内[13]。

变电站设计是个综合系统工程，是电力系统项目设计的重要组成部分。一份成功的变电站设计方案可以在实际工程中取得最优的效益:增加系统的可靠性，节约占地面积以及建设成本，使变电站的配置达到最佳，保证较高的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]刘娅.11OKV变电站部分电气一次设计浅析.民营科技, 2009（6）：2-38

[2]饶莹,郭炜,徐鑫乾.110／20 kV变电站电气一次部分设计.电力设备，2008（9）：11-13

[3]张宏阳.浅谈220kV变电站设计思路及实践.科技咨讯，2009（18）：128-128

[4]陈志军.国内外变电站无人值守的比较与思考.广东电力,2006（19）：

35-38

[5]李啸骢,王佩璋.冯大千.叶涟远.无人值班变电站的发展意义以及建设中的几点建议.广西电力技术，1998（3）:39-43

[6]秦建新.城市变电站的发展趋势及其特点.天津电力技术, 2002（2）：10-12

[7]刘贞,殷小虹.智能变电站的实现.科技前沿，2009（36）：26-26

[8]徐景隆.变电站自动化发展趋势分析.科学实践，2009（28）：307-308

[9]金旭东.数字化变电站介绍.江苏电机工程， 2007（21）：38-40

[10]马瑾瑜.华北电网首家220千伏数字化智能变电站启动.华北电业，2009（5）：55-55

[11]陈月娥.有关22O kV变电站设计思路的分析.广东科技,2008（12）：

129-130

[12]林济涛.220kV城市变电站电气系统设计的探讨.沿海企业与科技, 2009（8）：106-107

[13] M.H Mohammed Ariff, M.Z.A Ab Kadir, J.Jasni, R. Mesron , M.T Salahuddin ,J. Lamsi.“Evaluation and Assessment of TransformerFailure on 132kV Substation”. 2nd IEEE International Conference on Power and Energy,2008

[14] Roger A. Hedding (ABB Inc.) WI, Setherman Ganessan (ABB Ltd.) India.“Perspectives on Substation Design Based on Functionality of Modern Relays”

[15] A. Goikoetxea,J.A. Barrena,M.A. Rodriguez, G. Abad.“Active Substation design to maximize DG Integration”. Paper accepted for presentation at 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference