35kV变电站的设计与研究

第一篇：35kV变电站的设计与研究

35kV变电站的设计与研究

随着我国经济建设的高速发展，现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，电网实时信息传送量成倍增多，对电网运行的可靠性要求也越来越高。35kV变电站现在虽然在用电量大的城市和经济发达的城市，但由于它具有投资少、见效快、建设周期短、安装、运行、维护、检修技术较容易解决等特点，在广大的农村地区这种供电方式仍将长期存在。

一、35kV变电站的设计原则：

1、变电站设计必须认真执行国家的技术经济政策。并做到，保障人身安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理。

2、变电站设计，应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到近、远期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能。

3、变电站设计，在执行本标准的同时原则上尚应符合现行的国家规范、规程和标准规定。

二、35kV变电站的站址选择

1、站址应尽量靠近已有公路，并充分利用水文地质条件较好的荒地、坡地、劣地，不占或少占农田。

2、站址应接近负荷距中心，并便于各级电压线路的引入引出，架空线路走廊应与站址同时确定。

3、站址应尽量避开空气污秽地区，否则应采取有效的防污措施。

4、站址选择应考虑对邻近设施的影响。

5、站内地面应有适当的坡度，以利排水。

6、变电站占地面积不超过1000平方米。

三、常见的常规35kV变电站设计

我们日常生活中常见的35kV 变电站设计一般采用的都是户外装置，设计安装有D W 12-35 户外型多油断路器，至于10kV 高压配电装置则以户内装置为主，设计过程中主要采用GG-1A（F）高压开关柜，选用的是 SN 10-10 型少油断路器设备，也有设计过程中选用ZN-10 型户内高压真空断路器，而实际设计过程中以前者较为常见。至于35kV 变电站的继电保护屏或是控制屏基本采用的都是PK 型，以电磁式继电器来实现对继电设备的维护。这一设计过程从整体运行来看是较为安全可靠的，无论是设备安装还是维修保护都相对简单，这一常规35kV 变电站设计如今仍在乡镇或是山区得以沿用。然而，这套设备的问题就在于设备的整体性能较为落后，从占地面积、造价投资、结构能耗等方面来看都表现出极大的不合理性，整体设计方案与实际的电能消耗存在着较大差距，不利于电力系统的节能与环保。

四、主接线和主设备选择

1、主接线选择

对于经济基础较弱工业性用电比例较小且农业负荷比例较大的用电地区，用电最大负荷处在第三季度或者冬季，二、三季度在圩区防汛抗旱期间负荷较大，且必须保证供电，因此要保持一定水准的负荷平台。设计时主接线一般分两期实施，终期按两台主变考虑。首期工程电气主接线：35 kV 变电站首期工程一般采用一条 35 kV 进线和一台主变，因此首期工程电气主接线宜采用线路――变压器单元接线。在布置上应对二期工程位置作预留，首期不上的断路器、隔离开关等利用瓷柱过渡跳线；根据计量管理和电网位置情况决定是否上 35 kV 电压母线变压器；35 kV 站变可接在35 kV 进线侧，若是10 kV 站变，也可接在10 kV 母线上；10 kV 侧电气主接线采用单母线接线。二期工程电气主接线：二期工程安装两回进线，两台主变压器的主接线。35 kV 侧可采用桥形接线。对主变压器运行方式相对比较稳定，操作较少的35 kV 变电站，宜采用内桥接线；对主变压器操作较多的 35 kV变电站，宜采用外桥接线。桥形接线和单母线接线相比较可节省一台断路器，但操作复杂。

2、主设备选择

主变压器的选择，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的 15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。若运输条件允许，优先选用全密封变压器。高压断路器应选择 35kV 等级优先的SF6国产断路器，10kV等级户外布置的断路器优先采用柱上真空断路器，10kVSF6断路器在解决压力指示表、密度继电器等易引起漏气的问题后也可选用，高压隔离开关应选择35kV高压隔离开关，优先选用防污型、材质好、耐腐蚀的产品；无人值守变电站优先选用GW4 型带电动机构的隔离开关。互感器和避雷器：为防止铁磁出现谐振，优先选择干式电压互感器，过励磁时呈容性。若选择电容器式电压互感器，可省去高压侧熔断器。选择带0.2级副线圈专用电流互感器。保护用电流互感器选择独立式的，但断路器附带的套管式电流互感器也可在电气伏安特性满足二次要求的情况下采用。直流电源：优先选择带微机检测和远传接口的高频开关电源的成套直流电源装置，采用5～10A2块模块。蓄电池可选阀控全密封铅酸蓄电池，容量40～80Ah。二次设备：优先选用具有与变电站综合自动化或RTU灵活接口的微机型继电保护设备，分散布置10kV保护；35kV保护备用电源发挥联络线功能时需配备线路保护，集中组屏布置馈线保护；根据实际情况考虑配置主变纵差动保护。变电站自动化系统：设备选型要求满足无人值守需要。综合自动化系统应具备微机“五防”闭锁及接入火警信号等功能。通信采用数字式载波通信，条件允许可选扩频、光纤等方式。

五、突出35kV 变电站的综合性与自动化处理。

35kV 变电站设计中的综合性主要体现在其系统类别的集中式和分布式方面，无论是其中的管理层还是间隔层都需要通过独立的操作系统来对系统单元装置进行系统规划，以体现必要的工程建设标准。运行人员在对变电站基本数据进行整理与分析时能够通过简单的画面打印实现对控制系统的电能计算，进而更好地促进变电站现场的总线控制与测量结构规划。

六、结语

35kV电压登记在我国电力网中是一个重要的电压等级，35kV变电站在我国县级电力网中将长期使用。随着产品不断更新，相应的新型设备层出不穷，设计方案应力求结线简单、清晰、操作方便，提高可靠性，限制工程造价，节约土地，减少生产和生活办公设施建筑物的土建面积。发展方向应是向小型化、综合自动化和无人值班方向发展。在实际设计工作中，必须按照负荷的性质、用电容量、环境条件、工程特点和地区供电条件及用户的经济承受能力，安装、运行、维护、检修的技术力量，备品备件购置是否方便，抢修、操作、交通是否便利，将来是否升压扩建，与调度自动化配合等方面的因素。因此，我们应致力于去优化改善35kV变电站的设计，使之更好的为我们所用。

参考文献：

【1】 章盛 李江，几种35kV变电站设计方案的讨论，新疆电力，2005（4）；

【2】 河北省电力局，农村35kV小型化变电站议计标准，农村电气化，1994（11）；

【3】 李玉平，对35 kV 变电站设计的建议，电网建设，2006（8）

第二篇：关于35kV变电站设计中的问题研究

关于35kV变电站设计中的问题研究

【摘要】文章以35kV变电站设计程序作为主要研究对象，通过分析与探讨35kV变电站设计中的问题，并从严格把握环保设计程序、节能设计程序以及无功补偿设计程序等方面详细介绍35kV变电站设计方案及程序，期待能够成为业内人士参考以及学习的指标，从而不断改善与优化35kV变电站设计程序，为国家经济发展作出重要贡献。

【关键词】35kV变电站;环保设计;节能设计;无功补偿设计

1.前言

近年来，国内相关部门与机构在35kV变电站设计环节与建设环节都投入了较多的关注度，基于35kV变电站而言，设计程序不仅是建设环节的主要构成要素之一，同时还是建设中存在最为重要的难点部分，设计质量的优劣会对其利用效率、建设水平等造成直接影响，因此必须严格把握其难点，通过全面把握环保设计、节能设计、以及无功补偿设计等设计环节，确保35kV变电站能够充分体现其存在价值。

2.35kV变电站设计环节中的相关注意事项

近年来，国内在电网改造方面的力度越来越大，并将改造重点与目标放在安全用电以及优质用电等方面，旨在为服务区域内提供更加优质的供电服务。35kv变电站设计基本方案呈现出多样化特征，在技术布局层面、工程造价层面都得到了合理优化[1]。尽管如此，35kv变电站设计实践程序中，为了提升变电站综合使用价值，确保供电环节的稳定性以及安全性，还需要相关部门及人员充分把握其各个设计程序，并且严格把握以下诸多方面。

第一，合理把握35kV变电站设计中的主设备选取程序与主接线选取程序。一般情况之下，在开展首期工程时，其主接线方面需要使用的设备包括主变压器一台、35kV电源进线一条。而必须强调的是，在二期工程尚未开始之前，首期工程就要为其预留一些设备，除了要使瓷柱在空间过渡环节的效果得以有效展现之外，还需要严格把握隔离开关以及断路器的选择程序[2]。鉴于此，在具体设计环节，需要以桥型接线对两条线路进行分别设计，具体是外桥接线以及内桥接线，并在母线接线上对主变压器进行合理利用，从而有效提升单母线类接线方案的使用价值。与此同时，在设计变电站设备选择程序时，应当充分考虑能耗、自冷以及油浸等方面，确保变压器以及调压器都能满足电网运行、节能减排等方面的基本需求，使容量始终处于2 MVA-10MVA的可控范围内[3]。除此之外，在设备材质方面，必须选择具有较强抗腐蚀功能的材质，建议优先考虑35kV户外干式电压互感器。

第二，合理把握35kV变电站设计中平面布局方面的问题。基于35kV变电站设计而言，其设备在平面布局方面通常会涉及到控制保护、配电装置等方面的问题。譬如，如果35kV变电站平面布局以屋外中型的配电装置为主要选择，为了控制能耗消费，应当以双列布置为主要方案，在某单层建筑上方设置一间总控制室[4]。一般说来，35kV变电站设计中建议考虑集中式的控制保护方案，该保护模式除了能够提升设备的整体运行效率之外，在日常维护以及检修等程序上也能节省时间与金钱。

第三，35kV变电站设计中的要充分考虑到自动化、综合化处理程序。国内35kV变电站设计强调综合性特征，在系统类别方面可以采取分布式或者是集中式。与此同时，基于管理层以及间隔层来说，均要设置独立操作系统，用以全面性规划各个系统单位的内部装置，确保各项设计方案都能够满足国家相关标准与图纸设计既定要求[5]。除此之外，对于运行工作人员来说，除了要定期整理35kV变电站内部各项数据之外，经由画面打印之后，还应当对各个控制系统进行电能计算，有助于提升35kV变电站施工现场测量结构以及总线控制等方面的合理性与有效性。

3.35kV变电站设计基本内容

35kv变电站设计实践程序中，为了提升变电站综合使用价值，必须充分考虑各个设计程序。笔者结合自身多年实践经验，详细介绍35kV变电站设计基本内容。

3.135kV变电站环保设计

环保已经成为国家方针政策中重点强调的话题，也受到了各行各业的高度重视，35kv变电站设计同样不例外。而35kV变电站环保设计需从以下几个程序进行。

3.1.1严格把握降噪设计程序 基于35kv变电站而言，其噪声来源包括轴流风机、断路器以及变压器等。（1）轴流风机。轴流风机通常会产生大量振动噪声，因此在35kv变电站设计环节，建议将轴流风机的放置方位设计在室内，并优先考虑低噪音轴类流通风机，于其外部加用消声弯头，确保其噪音低于主变压器[5]。除此之外，轴流风机外部还需要安装一个吸声管道以及消声器，实现对排风口噪声的有效控制，而通过距离以及隔声设备的衰减，即可有效控制噪声。

（2）断路器。断路器通常会产生大量电机噪声以及电冲击噪声。

（3）变压器。变压器会产生持续性交流噪声。而为了减弱、控制这些噪声，建议35kv变电站设计环节优先考虑低噪声类设备，在设计主变压器时，将其放置方位设计在室内，并于其底部安装一个刚性的弹簧或者是弹性的防震支架，从而实现消振目标。与此同时，在主变压器出风口位置、进风口位置都设置相应的消音设备，其室内墙面上需要加装一定数量的吸音砖以及吸音板等，有助于提升其整体吸声系数[6]。

3.1.2严格把握电磁污染的防护设计程序

35kv变电站除了会受外界影响之外，同时也会直接影响周围环境影响，具体涉及到无线电干扰、工频电场以及工频磁场等。国内35kv变电站在交流电的输变电设备频率方面通常是50Hz，同时，随着工频电场和导线之间距离的加大，或者是受到房屋及树木的直接屏蔽，工频电场度往往会受到影响而降低，因此必须严格把握电磁污染的防护设计程序。首先，重视电磁屏蔽设计。电磁屏蔽即在某个空间内固定电磁辐射，主要涉及到屏蔽主变压器辐射源以及工作空间等。其次，重视设备设计程序。由于某些设备会出现大量电磁污染，因此针对这些设备，需要予以自动控制或者是远距离控制[6]。再次，重视个体防护设计。当技术人员操作各种设备时，应当根据相关规定严格穿戴防护服装、防护头盔以及防护眼镜等。最后，重视植树绿化设计。于35kv变电站附近应当种植大量花草树木，通过对辐射进行有效控制，有助于保护附近居民及变电站工作人员的健康。3.1.3严格把握三废处理程序设计

35kv变电站设计中还应当严格把握三废处理程序设计。所谓三废，主要涉及到固体废弃物、废气以及废水。（1）固体废弃物的处理程序设计。35kv变电站设计中，应当考虑到修建一个危急事故的排油坑，在出现任何事故的情况下，变压器油都能够经由该管道进入至贮油池内，再由变电站内部电力部门对废油进行回收及处理，防止出现大量废油造成经济损失。与此同时，35kv变电站日常所用直流电源需要选取全密闭性免维护铅酸蓄电池。究其原因，主要由于该电池使用寿命较长，通常可以达到8年-10年，而且在其使用期限之内都可以省略维护保修等程序，待其使用期限正式到期之后，直接更换整组电池即可，而换下来的废旧电池还可以送至厂家进行回收处理，除了能够节省日常维修费用之外，还能够达到环保目标，具有较高可行性[7]。

（2）废气的处理程序设计。35kv变电站施工环节，还需要严格把握废气的处理程序设计。35kv变电站内部开关设备通常会选择使用一种绝缘性气体，即为六氟化硫气体。六氟化硫气体在灭弧性能以及绝缘性能等方面都存在着绝对性优势，因此已经被广泛应用于电力系统中。然而，六氟化硫气体本书属于非CO2温室效应类气体，会长时间稳定地存在于大气中，其分解的唯一方式是缓慢光解以及沉降。在此背景之下，控制六氟化硫气体整体排放量、加强六氟化硫气体回收效率以及对六氟化硫气体进行回收再利用显得十分关键。鉴于此，在废气的处理程序设计环节，应当严格把握六氟化硫气体控制程序，在对六氟化硫设备进行日常检修时，应当对六氟化硫气体进行回收，禁止直接排放等情况的出现[7]。而回收到的六氟化硫气体应当统一放置于液化钢瓶中，或者是以净化装置对其进行有效处理之后，实现对六氟化硫气体的循环使用。

（3）废水的处理程序设计。35kv变电站施工环节会产生大量废水，其来源是洗刷设备的污水、车辆冲洗水以及施工人员日常生活污水等。其中，洗刷设备的污水和车辆冲洗水中的成分偏为简单，不仅其污染物的整体浓度相对较低，同时水量也偏少，通常以瞬时排放为主要形式[8]。对于这些废水，可以在35kv变电站施工现场修建一个沉淀池，用于废水的沉淀及处理，当废水经处理且到达排放标准后，即可将其排入至市政污水处理管网中，有助于控制废水污染范围及污染力度。

3.2.35kV变电站节能设计

35kV变电站节能设计具体体现在供电照明、建筑节能、供热工程、空调工程以及供水节能等方面。3.2.1供电照明的节能设计 35kV变电站内部通常需要设置配电室，并在配电室中装设一定数量功率因数自动补偿控制器，用以对功率因素的有效控制，达到节约电能等目标。除此之外，在户外照明方面的设计程序中，应当优先考虑光控开关，而建筑物的内部则需要选择声控延时类开关，实现供电照明的节能目标。3.2.2空调工程及供热工程的节能设计

35kV变电站空调工程方面，其设计程序必须以2003版采暖通风与空气调节设计规范为主要参考指标与执行标准[8]。同时，在空调设备方面，应当以变频控制多联式空调系统为主要选择，而且空调设备还需要选择高效节能类产品，最大限度控制其耗损量。3.2.3 建筑节能设计

一般情况之下，如果35kV变电站修建于寒冷地区，其建筑节能设计程序除了要考虑到冬季保温措施之外，同时还有考虑到夏季的防热设计。基于35kV变电站建筑物的朝向方面，以南北向为主要设计选择。与此同时，在35kV变电站建筑物屋顶以及墙体方面，必须严格控制其保温材料质量，优先考虑选择密度较低且导热系数相对较小的材料，包括无机轻集料保温砂浆以及挤塑聚苯乙烯泡沫板等[9]。除此之外，在对建筑物门窗型式进行设计时，优先考虑选择两层窗等形式，通过对系统整体传热系数进行有效控制，有助于提升节能效率。3.2.4供水节能设计

35kV变电站建筑物内部供水以水表计量为主要形式，并且不断加强、规范计量程序。而在35kV变电站设计中，其建筑物内还应当设计雨水收集体系，通过水天然雨水进行有效收集，并将收集到的雨水用作附近绿地的浇灌，有助于节省绿地浇灌用水，实现节水目标。3.335kV变电站无功补偿设计

3.3.1严格把握无功补偿相关设备优化设计程序

基于35kV变电站电网来说，其电力负荷主要涉及到变压器、电动机以及输电线路等，且以感性负荷最为普遍。35kV变电站内部都是以无功功率类型的设备为主要消耗源，如果要使这些设备充分发挥其价值，并始终处于正常运行状态，就需要为其提供大量无功功率。而在35kV变电站电力系统内部，无功功率型电源除了有电动机之外，线路电容同样会产生大量无功功率[9]。鉴于此，当无功电源无法达到电网内部无功功率基本需求时，必须实施无功补偿设计。对于35kV变电站在无功补偿相关设备而言，其基本任务是为主变压器提供补偿。为了达到无功功率基本补偿标准，其实现途径有两个，分别是优化电压、采取全网无功补偿等形式，确保电压能够达到既定标准，有助于最大限度控制电网耗损量，对于提升35kV变电站整体经济效率具有重要意义。3.3.2无功补偿设计环节的基本原则

35kV变电站设计中，还应当合理选择无功功率各项补偿设备。一般情况之下，无功补偿设计环节的基本原则涉及到以下诸多方面：第一，平衡原则。针对平衡层面来说，除了要加强全网平衡和局部平衡之间的有机结合之外，更重要的是加强全网范围内无功功率整体平衡，并且保证分站无功功率以及分线无功功率都保持平衡状态。

第二，补偿原则。在补偿设计中，除了提升分散补偿的基本地位之外，还需要有机结合分散补偿以及集中补偿等形式，确保集中补偿能够充分发挥其辅助性功效。为了达到这一标准，需要将补偿范围设计在负荷十分集中的区域，同时还需要35kV变电站各个大功率设备覆盖范围内予以集中式无功补偿，并在变压器、输电线路等位置开展分散补偿，以此方式实现无功功率之间的平衡性，以免远距离输电条件下使无功功率出现大量耗损。

第三，结合原则。35kV变电站设计中，不仅要有机结合低压补偿及高压补偿，通过有效发挥低压补偿主要工作，确保高压补偿能在其中发挥其辅助功效。而且还需要有机结合电压调节程序与降低耗损程序等[10]。究其原因，主要由于35kV变电站输电线路普遍偏长，加之其分支十分繁多，在输电负荷方面也呈现出分散状，同时其功率因素也相对偏低。对于这些范围，都需要有机结合电压调节程序与降低耗损程序，最终实现无功补偿、降低耗损等整体目标。

4.结束语

35kV变电站设计中，在谨慎性、合理性严谨性、环保性可行性、节能性、科学性、可持续性以及实践性等方面都提出了较高要求，对于提升35kV变电站整体使用价值起着十分重要的促进作用。就目前而言，35kV变电站设计中还存在着许多难点需要去攻破，改善设计技术也显得迫在眉睫。在此背景之下，需要相关部门与机构严格把握环保设计程序、节能设计程序以及无功补偿设计程序等，通过对35kV变电站实际情况进行仔细调研与分析，并且不断优化设计手段，有助于提升35kV变电站设计实践活动的整体效率，为35kV变电站带来更多经济效益，并且不断推动35kV变电站又好又快地发展。【参考文献】

[1]曲仪昂.高压电器选择在变电所电气设计中的重要性——以某35kV降压变电站继电保护设计为例[J].企业技术开发：中旬刊,2012,31(08):104-105.[2]闫英.试论35KV变电站关于自动无功补偿装置的设计及应用[J].科技创新与应用,2012,30(30):163.[3]黄峰远,杨超.基于滚球法的35kV模块化变电站直击雷防护设计[J].现代机械,2013,01(01):47-50.[4]徐鹏,梁少华.可调间隙防雷装置在35kV变电站防雷中的应用研究[J].高压电器,2012,48(09):7-15.[5]董建宏,吴伟强,刘金桂.新郑卷烟厂35KV变电站增容扩建设计及实现[J].电脑知识与技术,2012,08(05):1176-1177.[6]叶丽,杨艳玲.35kV分布式数字化变电站综合自动化系统设计[J].科学时代,2014,01(01):1-4.[7]陈本周,陈新.基于35kV变电站电气系统设计与方案研究[J].企业技术开发(下半月),2013,32(02):112-113.[8]王清华,杜威,路凯军.35kV变电站一次和二次设备的技术改造分析[J].科技风,2012,09(09):142-143.[9]吕帅.浅析35kV综合自动化变电站二次系统及问题[J].城市建设理论研究(电子版),2012,20(20):254-255.[10]胡玲华.试议小型化35kV变电站的设计[J].城市建设理论研究(电子版),2013,14(14):142-143.

第三篇：110kV变电站电气一次系统设计研究

110kV变电站电气一次系统设计研究

云南欣博工程咨询有限公司 云南昆明 650051

摘要：我国电力工业的电力水平和技术水平都在不断的提高，已经有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控，电力系统也实现了分级集中调度。作为电力系统接线组成的一个重要部分，变电所电气主接线的确定，直接影响着电力系统的妥全、灵活、稳定、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置等等几方面。本文将会对110kV变电站电气一次系统设计进行探索和研究。

关键词：110kV变电站；系统；设计

近年来，我国的社会经济得到快速的发展，人民的生话水平也得到了大大地提高，对电的要求也在不断地提高。并且国家也在不断地加强对城网以及农网建设和改造，这使得我国变电站事业快速的发展和进步。

我国变电站在迅猛发展过程中在给人民带来了极大的好处的同时，也给相关专家和研究者带来了一些列的难以解决的问题。例如电网用电的可靠性是城网及农网建设及改造的重要目标之一，同时也是各变电站设时必须考虑的问题之一，但是飞速发展的构成中，就有了极大的困扰。本文根据110kV变电站电气一次设计进行研究。

一、变电站的概念及其作用

1、变电站的概念

变电站主要指的是电力系统中用来变换电压接受电能，并且能够对电能进行相应分配及控制电力流向或是调整电压的相应电力设施。变电站在各个电网之间相互联系过程中发挥纽带的作用，并且把各个等级电压的相关电网利用变压器有机的联系在一起，进而达到相应变换与分配电能的目的。变电站是否具有安全性和可靠性，将会对整个电网是否能够安全的运行产生直接的影响。

2、变电站的作用

使电能够在高低压之间进行科学、安全的转换是变电站的主要作用。在转换高低压时，有一些变电站把发电厂中的发电机出口电压进行有机的升压，给电能在进行远距离传输之时，降低电能在线路上的一些损耗提供了有利的条件。除此之外，一些变电站会将高压转变成低压，再对用户端进行传送。

110kV变电站分布相对较为宽广，并且数量较多，它是直接面对客户端的变电站。所以，在进行110kV变电站一次设计时，需要对其的经济性、可靠性以及灵活性充分考虑。通过这种方式进行综合的比较选择，能够极大地减少变电站在某个区域内的投资成本，并且能够在面对该地区所发生的各种停电现象以及相应的电网故障时灵活的应对，使这一区域中供电的可靠性得到充分的提高。为了满足各区域的用电增长需求，应该对110kV变电站的分布点进行科学合理的选择，满足人们日益增长的文化需求，并且促进社会发展。

二、110kV变电站电气一次系统设计

1、主接线的设计

在进行主接线方式设计时，需要在以下五方面加以注意。

（1）变电所在系统中所处的的地位和会起到的作用。

（2）主接线是受主变压器台数影响的。

（3）负荷的重要性分级和出线回数多少必然影响到主接线。

（4）各用容量的有无和大小对主接线产生的影响。

（5）近期和远期的发展规模。

首先通过负荷计算选出合适的主变压器，然后利用经济性、可靠性、灵活性三方面确定出电气主接线形式为110kV采用单母线分段，35kV采用单母分段带旁路、10kV为单母线分段接线。需要计算各侧的负荷有站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV负荷、35kV负荷以及110kV负荷。

2、短路电流计算

2.1短路类型

电力系统简单短路故障包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路四种类型。三相短路又被称为对称短路，其它三种类型的短路为不对称短路根据电力系统的运行经验，一般发生单相接地短路的可能性较大，约占70%左右；两相短路发生的较少。三相短路发生的几率虽然相对最少，但是一旦发生将会造成比较严重的后果。

2.2短路电流计算

短路电流是通过短路电流的计算原则和方法来计算的。一般采用标幺值制法计算短路电流。对短路电流进行计算在实际生产中，在选择和校验电气设备、整定和校验继电保护装置，以及选择限流设各合理选择主接线方案等时都要使用。

3、主要电气设备的选择

3.1设备选择的原则

电气设各选择导体和设各的选择设计，要根据系统主接线、负荷计算和短路电流计算，应做到技术先进，经济合理，安个可靠，运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安个经济运行的需要在选择上遵循以下几项原则：

（1）按正常工作条件选择

A.按额定电压选择电气设备的额定电压应符合电气装设点的电网电压，并小得低于该回路的最高运行电压。

B.按额定电流选择电气设备的额定电流应小得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流。

C.机械负荷：所选电器端子的允许负荷，应人于电器引下线在正常运行和短路时的最大作用力。

（2）按短路条件校验电气设备的动、热稳定。

A.电气设备允许通过的极限电流应不小于短路冲击电流。

B.电气设备在某段时间内产生的热量应小小于短路电流在此时间内产生的热量。

C.在工作电压和过电压下，电气的内、外绝缘应保证必要的可靠性电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设各相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，选用适当的电压保护设备就需要通过绝缘配合计算。

（3）安装地点、工作环境、使用条件及供货条件来选择电气设各的适当形式。

3.2断路器的选择

断路器一般采用火弧介质和火弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器，SF6断路器等断路器型式的选择，在选择时不仅要满足各项技术条件和环境条件，还需要考虑到对施工调试和运行维护，另外还要根据技术经济的比较来确定。110kV侧选用3API-FG-145kV/3150A-40kA型断路器。

3.3隔离开关的选择

110kV侧GW4-110D/630型隔离开关。

3、互感器的选择

一般选用WVB110-20（H）型电压互感器，系统最高电压126kV，额定缘水平200/480kV，额定一次、二次电压比110kV/1.732/0.1/1.732/0.1kV额定负载150VA/150VA/100VA，准确级0.2/0.5/3P。

3.5母线的选择

（1）一般要求

A.根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电十扰等条件，对配电装置中软导线进行选择，进而导线的截面和导线的结构型式进行确定。

B.对于空气中含盐量较人的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，选用防腐型铝线效果更好。

C.如果负荷电流较大，应根据负荷电流选择较大截面的导线。如果电压较高，可增加导线外径或增加4相导线的根数，从而保持导线而积的电场强度，导线必须满足电晕的要求。

D.当配电装置等于或者小于220kV时，电晕对于导线截面的选择起不到决定性作用，因此可采用单根钢芯铝绞线组成的复导线，根据负荷电流进行导线截面。

（2）母线截面的选择要按照最人长期工作电流，对动、热稳定进行校验。

3.6避雷器的选择

应该根据被保护电器的绝缘水平和使用特点，来选择合适的避雷器型式。

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第四篇：变电站直流电源可靠性研究

变电站直流电源可靠性研究

264200 威海供电公司

摘要：变电站直流系统中蓄电池的选择、充放电设备的选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备的选择会影响整个直流电源系统的可靠性，本文通过对这些问题的分析，对变电站直流电源系统的可靠性提出了一些问题和解决办法。

关键词：直流系统可靠性 直流系统接线 直流系统设备选择 0 概述

多年以来，人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作，废除了一些落后设备和元器件，改善了直流电源系统接线，提高了自动化水平，拥有了先进的技术指标，以及长寿命和少维护的原则，可靠性已大大提高。目前，电力系统各变电站广泛采用了阀控式密封铅酸蓄电池、高频开关整流器或微机型晶闸管整流器、直流微型断路器、直流电源监控装置等。蓄电池

90年代发展起来的阀控式密封铅酸蓄电池由于具有密封良好、无酸无腐蚀、体积小、结构紧凑的特点在国内220kV及以下变电站已普遍采用。近期500kV变电站也在大范围推广使用。它还具有安装方便、维护工作量小、不污染环境、可靠性高、寿命长等一系列优点，因此，阀控式铅酸蓄电池是旧站直流系统改造中蓄电池的最好选择。但是它对温度反应灵敏，因而对充电电源要求较严格，不允许严重的过充或欠充。

因此，在实际选型方面应注意以下问题。

1.1 蓄电池组数的选择

按照《直流系统设计规范》规定，蓄电池组的选择原则上从变电站直流负荷供电可靠性方面考虑，220kV—500kV变电站应装设不少于2组蓄电池，110kV及以下变电站宜装设1组蓄电池，对于重要的110kV变电站也可装设2组。因此，蓄电池组数应从供电负荷的需要和可靠性出发，尽可能的减少供电范围和从工作的重要性考虑配置情况。

1.2蓄电池个数的选择

阀控式蓄电池取消了端电压和降压装置，它简化了直流系统的接线，避免了端电池的硫化和硅降压设备的麻烦问题，因而提高了可靠性。但是要求蓄电池组的运行必须满足其正常运行时母线电压为标称电压的105%，在线均衡充电电压时母线电压不应超过标称电压的110%，事故放电末期的母线电压为其标称电压的85%。依《直流设计规程》规定，控制负荷和动力负荷的直流母线在直流系统额定电压的85%-110%和87.5%-112.5%范围内。阀控式蓄电池组正常浮充电压运行在Uf=2.23-2.27V,约3-6个月均衡充电一次U=2.30-2.40V。这样浮充电压为2.23V，均充电压可以选在2.28～2.33V之间，事故放电末期电压选择在1.8V以上，完全满足了直流母线电压在允许范围内波动。根据计算，220V蓄电池组的个数对于单体2V的蓄电池只能选择在103或104个。但是大多数小型变电站的220V直流系统的蓄电池均选用200Ah以下蓄电池，大多选用12V或6V组合体蓄电池，对于12V组合体经常选用18只，这相当于单体2V蓄电池108个，这样正常运行时直流母线电压偏高，降低浮充电压则对蓄电池寿命有影响，由于运行中均衡充电时直流母线电压更高，因而更习惯采用硅降压装置调压，增加了复杂性，降低了可靠性。在直流负荷较小、蓄电池容量有保证的情况下，可以提高事故放电末期电压大于1.83V，选择单体2V 102个蓄电池或17只12V组合体，34只6V组合体的蓄电池。目前一些蓄电池厂可以生产带一假体的组合体电池，即生产10V组合体或4V组合体的蓄电池，若选择14×12V+4×10V或34×6V+1×4V也相当于单体2V的104个蓄电池组。总之应严格控制蓄电池组的个数，实现简化直流系统接线的目的。引自王连挥 《老站直流系统改造问题的探讨》

1.3 蓄电池容量选择

选择蓄电池容量首先要进行直流系统负荷的统计，直流负荷按性质可分为：正常运行负荷、事故负荷、冲击负荷。在以往的变电站中，断路器多采用电磁操作机构、其额定合闸电流较大，所以事故放电末期承受冲击负荷时，确保直流母线电压在允许值范围内，是选择蓄电池容量决定性的因素。近来由于断路器都采用弹簧或液压操动机构，其合闸电流很小，这样蓄电池的容量就主要由全站正常运行负荷和事故负荷决定。按照《直流系统设计规范》要求，有人值班变电站，全站交流电源事故停电时间按1h计算；无人值班变电站，全站交流电源事故停电时间按2h计算。

以一个具有2台120MVA主变压器、4回220kV线路、10回35kV线路、20回10kV线路和6组电容器的220kV变电站为例，当变电站断路器采用弹簧操动机构，允许的最低工作电压为85%额定电压时，选择220V额定电压、104只300AH容量的蓄电池即可满足要求。

1.4 试验放电设备的选择

长年运行在浮充电方式下的蓄电池的事故放电容量究竟是多少，若仅依靠一般的容量检测方法其可信度不高。近来，有些直流设备生产厂家虽然积极鼓吹用蓄电池电压、内阻来衡量容量的做法，尽管我们也相信蓄电池容量的降低在一定程度上会反应在电池电压、内阻的变化上，但蓄电池端电压和内阻的的高低绝不是衡量容量的指标。惟一的方法是定期进行核对性充放电对蓄电池活化和对容量进行核对，确保蓄电池始终能运行在90%以上的容量。满足当交流事故停电时，变电站的事故处理时直流负荷的需要。这也是直流电源可靠性的重要环节。

DL/T 5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》规定“试验放电装置宜采用电热器件或有源逆变放电装置。”DL/T 724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》也规定了蓄电池的核对性放电方法和放电周期。充电装置

充电装置是保证蓄电池可靠运行的主要设备，特别是阀控式铅酸蓄电池对充电装置的要求更高。由于高频开关电源具有稳压稳流、精度高、体积小、重量轻、效率高，输出纹波小的优点，现在已经被广泛应用。

目前的高频开关电源充电装置采用模块化结构优化设计，充电模块采用N+1冗余方式供电，即在N个模块满足电池组的充电电流（0.1C10）加上经常性负荷电流的基础上，增加一个备用模块。例如：200AH电池组，经常性负荷（Ij）为10A的直流系统，可算出充电机的最大输出电流为：

最大输出电流=0.1C10+Ij=0.1×200+10=30A 如采用容量为10A的充电模块，取N=3，N+1=4，备用模块采用热备份方式，直接参与正常的共作,若充电机任意模块故障,系统只发故障信号并可实施带电更换,而不影响正常的运行方式,可靠性较高。采用高频开关电源无疑成为站用直流系统改造方案的首选。

一般来说，35kV～110kV变电站的直流系统一般选用1组蓄电池配套1套（N+1个模块）或2套（N+1个模块）高频开关电源充电装置。

220kV变电站的直流系统一般采用2组蓄电池配套（N+1个模块）或3套（N个模块）的高频开关电源充电装置。直流电源监控装置

由于变电站及各级调度部门均采用了计算机监测、监控技术。直流电源系统作为变电站自动装置的一个重要组成部分。它对保证变电站各自动装置的安全稳定运行将起到非常重要的作用。它的技术条件、基本参数、基本功能、安全性能、结构工艺等均应满足DL/T 856—2003《电力用直流电源监控装置》电力行业标准的要求，行业标准规定监控的主要内容有充电电压、电流稳定运行的自动调整，浮充转均充或均充转浮充的按运行方式自动转换，主要直流断路器的运行状态和事故报警，直流母线电压的正常显示和异常报警，直流系统绝缘状态监测，蓄电池在线检测等。目前在充电电压、电流随温度变化的自动调整，运行中自动转换充电方式，逆变放电，严重接地自动跳闸，蓄电池在线检测的可靠性和智能化方面仍需努力。直流配电系统

直流系统接线应力求简单、安全可靠、维护操作方便，宜采用辐射形供电方式。根据负荷的功能不同馈线回路可分为：控制回路和合闸回路，各回路所用负荷开关均选用专用直流断路器，分断能力应能保证在直流负荷侧故障时相应支路能可靠分断，其容量与本系统上下级开关相匹配，以保证开关动作的选择性。

4.1 直流系统接线

1组蓄电池接线可为单母线分段或单母线，2组蓄电池设两段母线，两段母线之间设联络电器，一般为隔离开关，必要时可装设保护电器。总之直流母线接1组蓄电池和相应的充电设备，同时由母线馈出线路给支路负荷供电，只有在由双重化直流负荷或1组蓄电池配2套充电设备时，其母线才进行分段。

4.3 操作保护电器选择

直流馈线微型断路器集操作与保护功能为一体，安装方便，操作灵活，稳定性高，保护功能完善。一般两段式保护的直流断路器，具有过载长延时的热脱扣功能，又有短路时电磁脱扣瞬动脱扣功能，应该说是理想的选择。当断路器的额定电流已经确定后，除了过载长延时热脱扣的保护特性已经形成，同时短路瞬时电磁脱扣特性也已形成，一般是10IN±20%动作，可是断路器安装处的短路电流决定短路瞬时脱扣的灵敏度，必须进行计算验证，同时要注意上下级直流微型断路器的配合问题。

直流断路器安装处的短路电流及灵敏度计算公式如下

Idk=nU0/n(r0+rl)+Σrj+Σrk

Kl=Idk/Idz

式中，Idk为断路器安装处短路电流，A；U0为蓄电池开路电压，V；rb为蓄电池内阻，Ω；rl为电池间连接条或导体电阻，Ω；Σrj为蓄电池组至断路器安装处连接电缆或导体电阻之和，Ω；Σrk为相关断路器触头电阻之和，Ω；Kl为灵敏系数，应不低于1.25；Idz为断路器瞬时保护(脱扣器)动作电流，A。引自《电力工程直流系统研究》（佚名）。由于参数复杂，各设计院、生产厂家或运行单位均不可能精确计算短路电流，因此灵敏度也无法校验。

由于短路电流的不确定性，本来按照负荷电流选择额定电流并考虑了上下级的级差配合，但是短路瞬动保护不能保证其级差配合，短路电流大，肯定会出现越级现象而扩大事故。建议在智能型直流断路器没有出现之前，采用三段(过载长延时+短路瞬时+短路短延时)的直流断路器，从负荷侧向电源侧逐级加大时限的方法，不必精确的计算短路电流，可以达到尽快的切除故障，又实现级差配合的要求，使直流系统微型断路器不拒、误动和越级跳闸。结论

变电站直流电源可靠性的基本点是选择阀控式密封铅酸蓄电池，每组蓄电池应有独立的供电范围，蓄电池组个数的选择应满足各种运行方式对直流母线电压的要求，蓄电池应考虑放电设备。整流器选择高频开关型或晶闸管型，应有冗余或备用。直流电源监控装置首先要保证充电整流器的需要，完善的监控装置仍需开发研制。直流配电系统应简化接线，辐射供电，保护设备应选择直流断路器，在满足过载保护可靠性的条件下，还能保证短路保护时的快速断开功能，必须具备可靠的级差配合。参考文献

王连挥 《老站直流系统改造问题的探讨》 《直流电源》2006 佚名 《电力工程直流系统研究》

作者

徐有琳 威海供电公司 工程师 从事变电站直流系统检修维护工作6年

第五篇：许昌110 kV横山变电站漯河220kV董庄变电站信阳110kV滨湖

许昌110 kV横山变电站、漯河220kV董庄变电站、信阳110kV滨湖变电站、周口110kV变电站工程安全检查通报

根据河南省电力公司《关于开展基建标准化深化应用工作的通知》（基〔2010〕46号）及国家电网公司《输变电工程施工现场安全通病及防治措施》（2010年版）、《监理项目部标准化管理手册》要求，公司质安部与电网工程二部共同对许昌110 kV横山变电站、漯河220kV董庄变电站、信阳110kV滨湖变电站、周口110kV变电站工程进行了安全标准化检查，现将检查结果通报如下：

许昌110 kV横山变电站对现场进行了检查、漯河220kV董庄变电站、信阳110kV滨湖变电站工程对现场及监理项目部资料部分进行了检查、周口110kV变电站工程对监理项目部资料进行了检查（11月上旬对现场进行了安全检查）。

总体看法，110kV工程的施工现场及监理项目部资料较220kV董庄变电站工程现场及资料差。与监理项目部标准化工作手册要求，差距就更大一些了。本次检查220kV董庄变电站工程现场安全文明施工情况按照国网公司的要求做的比较到位。其它工程现场较乱，文明施工较差。

存在的问题，主要表现在有的工程监理项目部自身应编制的安全管理资料不完整、不齐全。如有的项目部未编制监理项目部应急预案、危险源辨识及预控措施；编制的安全监理工作方案（安全监理实施细则）、应急预案、安全监理管理制度未按国网公司要求的格式、制度名细等的要求编写；安全旁站与国网公司安全旁站的项目要求差距过大；安全检查签证有些项目什么也都未做、有些做了也不符合国网公司的要求；方案或作业指导书编、审、批不规范；业主、监理、施工项目部安全、质量目标不一致；数码照片分类不规范、整理不及时、拍摄质量不符合要求等。

一、许昌110 kV横山变电站工程

1、现场存在问题：

1.1 一个开关接两个用电设备；接地缠绕及接地连接不牢固；

1.2 孔洞无盖板；

1.3 梯子使用不规范；（梯子的最高两档不得站人）

1.4 消防器材不防冻。

二、漯河220kV董庄变电站工程

1、资料存在问题

1.1安全强制性条文实施细则未编制；（也可与质量强制性条文实施细则统一编制）

1.2 无安全检查签证记录。（至少目前应有施工用电检查签证、工程项目开工两个安全检查签证）

2、现场存在问题

2.1保护零线重复接地接地体过小；（电力安全工作规程规定接地体直径应为Ф16mm园钢，截面积应大于190mm）

2三、信阳110kV滨湖变电站工程

1、资料存在问题 1.1安全监理实施细则编制人未签字；应急预案无编制人、审核人及批准人签字；

1.2无安全旁站工作计划；

1.3强制性条文执行缺少安全部分施工单位编制的计划表及记录表；

2、现场存在问题

2.1接地体过小；接零不规范（缠绕）；

2.2脚手架无剪刀撑；斜道栏杆搭设不规范；

三、扶沟110kV变电站工程

1、资料存在问题 1.1未编制应急预案； 1.2安全旁站记录不齐全；

1.3强制性条文检查表填写不规范。

二○一○年十二月三十一日