浅谈我国变电所设计的发展趋势

浅谈我国变电所设计的发展趋势
作者：侯丽岩关绍新
来源：《新农村》2011年第24期
1.引言
我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。

2.变电所设计的现状分析
2.1接线方案趋于简单
随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。

例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。

特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。

为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。

简化接线方案集中在这些方面：我国500 kV 330 kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。

目前在四川二滩水电站的500 kV接线中有一串采用3/2断路器接线方式，其他串为3/2断路器接线。

在国外某些地区，500 k V电压等级广泛采用双重连接方式接线，即3/2及3/2断路器接线，但第1 ,2组主变经过隔离开关分别接至两组母线，如有第3 ,4组主变则接入串内，出线回路多时，采用3/2和3/2断路器串，这样可以节约大量投资。

另外，国内一些变电站3/2断路器接线中，设计不考虑装设线路侧隔离开关。

近期国内新建的许多变电站220 k V及110kV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。

采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。

终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。

2.2大量采用新的电气一次设备
近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。

变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开
关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。

近年来世界各国著名的高压电气设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550 kV户外高压和超高压组合电器，国内一些高压开关厂也已经开始生产145 k V户外紧凑型组合电器。

目前145 k V户外紧凑型组合电器主要产品有compass、compact、MCI等。

compass在我国已得到广泛应用，有代表性的是2000年4月投产的江阴市南闸110 kV变电站。

户外插接式智能型组合电器是一种功能更完备的高压和超高压开关系统，它内含电气一次、二次设备，以及相关连的插接式复合光缆等。

户外插接式智能型组合电器在国外称为PASS(Plug and Switch System)，西方一些国家已经开始采用，国家电力公司正在积极地推广该系列产品，并在500 kV变电站进行工业性应用试验。

这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多，从较简单的145 k V户外断路器与电流互感器及隔离开关组合在一起的小车式组合电器，到550 kV户外设备本体(包括断路器、隔离开关与接地开关、光电式电流电压互感器等设备的组合)，通过插接式复合光缆，与就地布置的控制保护智能柜连接在一起的完整超高压开关系统。

这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。

2.3变电站占地及建筑面积减少
变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。

据有关资料介绍，采用GIS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地80%以上。

采用PASS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地40%-60%。

即使同样敞开式配电装置，由于简化接线(比如取消旁路母线等)也会减少变电站占地面积。

随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。

新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。

有数据统计表明全户内型变电站一般用地仅为同类型、同规模户外常规站的25%左右。

我国一些大城市已明确提出对主城区的终端220 k V站110 kV站、35 k V站必须采用全户内型，对于边缘城区有条件的也要采用全户内型。

分散式变电站自动化系统的采用，电缆大量减少，主控楼在活动地板下敷设电缆，取消电缆夹层，主控楼建筑面积减少。

另外，针对一些110 kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。

3.我国变电站的发展趋势
随着计算机网络技术的发展和信息技术的不断进步，变电站的发展看来已经越来越快，目前我国变电站的发展方向趋于以下两个方面：
3.1数字化
数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响数字化变电站三个主要的特征就是一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。

这使得数字化变电站在系统可靠性经济性维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

3.2装配化
装配式变电站。

配式变电站是变电站建设的一场变革，改变了传统的变电站电气布局、土建设计和施工模式，采用全预制装配结构的建筑形式，通过工厂生产预制和现场装配安装两大阶段来建设变电站，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。

随着国网公司两型一化的推广，装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。