电力建设Ｉ专栏 有关２２Ｏ ｋＶ变电站设计思路的分析 口陈月娥 摘要：城市电网要实现安全、经济和可持续发展，城市电网建设已经成为当前电力建设的重要内容。因此 ２２０ｋＶ城市变电站的建设和系统设计十分重要。首先需要选择可靠性高的设备，通过优化设计，来实现系统安 全、经济、可靠的运行，本文就２２ＯｋＶ城市变电站的设计思路进行了分析，设计介绍如下。 关键词：２２０ｋＶ城市变电站；系统设计；电气主接线；配电装置；平面布置；系统保护；综合自动化 １变电站设计原则 在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站的建设 问题，建设城市变电站应当遵循的基本原则是： （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； 根据以上原则，选择２２０ｋＶ作为城市电源点，可以充分发 挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。因此，２２ＯｋＶ 城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施，同时也将是 今后城市电力系统发展的一个方向。 ２电气主接线 在变电站设计中，尤其是重要的变电站设计，为了保证其 供电可靠性和灵活性，往往采用较复杂的主接线。完善的主接 线虽然保证了供电可靠性，但缺点是接线方式复杂，运行操作 繁琐，检修维护量大，投资大，占地面积多。 随着电网建设的不断完善，电气设备可靠性的不断提高， 变电站主接线将向简化方向发展。简化主接线后不但不会降低 变电站的可靠性和灵活性，在某种程度上反而能够提高可靠性 和灵活性。简化主接线还具有如下优点：减少设备数量、减少占 地面积、减少建设投资和降低运行维护费用。 电气主接线的选择通常与变电容量的需求有较为密切的 关系，这里介绍带断路器的线路变压器组的设计方案。 ２２０ｋＶ城市变电站电气主接线一般分３个电压等级，由３ 组带断路器的线路变压器组构成。 ２２ＯｋＶ设置线路闸刀、电流互感器、断路器、氧化锌避雷 器、电缆头及主变，共同构成线路变压器组。 １１０ｋＶ为单母线分段，各段母线各与１台主变相连，各带 多路出线。 ３５ｋＶ为单母线分段，各段母线带多路出线，每台主变分别 通过２台３５ｋＶ断路器接于两段３５ｋＶ母线上。有３台分段断 路器。优点在于任何一台主变停用，相应两段母线分别由另２ 台主变供电，从而达到均衡负荷的目的。 ３配电装置 ３．１ ３５ｋＶ配电装置 ３５ｋＶ配电装置采用进口全封闭六氟化硫绝缘的组合电 器，双列布置，头尾相接，容易处理单母线分段的接线型式。每 个间隔宽度为０ ６～Ｏ．８ｍ，双列布置。 ３＿２ １１ＯｋＶ配电装置 １ １ＯｋＶ配电装置采用三相共箱式结构的全封闭六氟化硫 绝缘的组合电器，选择Ｇ ＪＳ户内布置，这是在国内城市变电站 设备选型中常用的做法。ＧｌＳ的结构为紧凑型三相共箱式，三相 导体共面布置，所有开关设备均采用了弹簧／电动操动机构，由 １台机构操作，三相联动。由于无需压缩空气供给系统，从而实 现了无油化、无气化。断路器采用了自能熄弧研究的最新成 果——气吹压力与开断电流自适应熄弧原理。开断额定断路电 流所需的能量大部分取自电弧本身，大幅度减少了对操作能量 的需求，操作功约为同等开断容量压气式断路器的２Ｏ～２５％。 断路器配置了低操作功、无维护或少维护、高可靠性的弹簧操 动机构。此外，提供多种主接线方案，配置方式灵活。 ３．３ ２２０ｋＶ配电装置及主变 ２２ＯｋＶ配电装置选择室内布置，采用传统的独立电器，相 间距离３．５ｍ，依次为电缆头、单侧带接地刀的线路闸刀、单断 口六氟化硫断路器、氧化锌避雷器，最后接主变。断路器与线路 闸刀之间留作通道，作为检修运输通道。 主变压器的选择对城市变电站来说又有着特殊的要求。体 积小、噪音低、阻燃性好、可靠性高，就应是选择变压器要突出 考虑的性能。２２ＯｋＶ配电装置与主变共处一室，主要是防噪声。 变压器可采用低噪声强油风冷，散热器分体安装于室外。 ４变电站电气平面布置 变电站主要设备分布在综合楼及２２ＯｋＶ配电装置楼。 ４．１综合楼 综合楼底层布置３５ｋＶ配电装置及３台所变，３５ｋＶＧＩＳ采 用背靠背双列布置。由于两列装置之间有土建结构桩头，因此， 对于背后有接线的ＧｌＳ需适当拉开距离，以便施工检修。 第２层为电缆层，主要敷设１ １ ０ｋＶ电缆出线，１ １０ｋＶＧｌＳ及 ３５ｋＶＧｌＳ绝缘母线与主变的接口等。 第３层布置１ １ＯｋＶ配电装置ＧＩＳ。除１ １ＯｋＶＧＩＳ外，还设 有配套的压缩机房。 第４层为控制层，设有控制室及继电保护室。控制室下面 不设电缆层，控制电缆经竖井上来后，经过控制室架空地板进 入各相应设备。 综合楼地下层为箱形基础，箱形基础同时作为１ １０、３５ｋＶ电 力电缆通道。箱形基础靠围墙一侧，设有４只竖井及２只工作 井，电缆通过两井与排管连接，上面通过竖井到电缆层及控制室。 ４－２ ２２ＯｋＶ配电装置楼 配电装置楼共有３个单元，每个单元布置１组线路变压器 组，每个单元间隔宽度为１４ｍ，单元之间设敞开式５ｍ通道，作 为主变散热器安装位置及接地变压器位置，接地变压器采用过 街楼式安排，以利主变散热器通风散热。 １２９ 厂东科技２００８１２总第２０２期 专栏Ｉ电力建设 ５系统保护 ５．１ ２２０ｋＶ线路保护 势，在电力系统内得到了较为广泛的应用。其基本功能和技术 如下： ２２ＯｋＶ线路与主变保护屏、直流屏、所用配电屏等布置在 继电保护室。 主变高压侧装设断路器，主变故障时不需传送远方跳闸命 令。为了简化保护配置，拟采用相间电流和零序电流速断作为 ２２０ｋＶ线路主保护，并在送电端配置以下保护：①相间电流速断 （１）保护功能。对所内的所有电气设备进行保护，并对被保 护设备进行故障显示和记录，存储多套定值并能进行修改和显 示等。 （２）测量及数据采集功能。包括状态数据、模拟数据和脉冲 数据。 保护，瞬间跳闸； 定时限过流保护，延时跳闸；③零序电流速 断保护，瞬时跳闸；④零序过流保护，延时跳闸：⑤断路器失灵 （３）自动装置功能。包括电压和无功的就地控制、同期检测 和同期合闸及故障滤波测距等。 （４）控制和操作闭锁。可通过ＣＲＴ屏幕对断路器、隔离开 保护。 以上保护除断路器失灵保护外，均配置２套，实现与主变 双重保护。送电站的１套重合闸装置在线路单相故障时，断路 器跳三相，然后进行三相重合：相间故障时，断路器跳三相，不 进行重合。 ５＿２主变保护 电力变压器是电力系统中十分重要的供电设备，它的故障 将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容 量的电力变压器也是非常贵重的设备。因此，必须根据变压器 的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装 置。针对变压器故障类型和不正常运行状态，对主变可采用以 下保护：①瓦斯保护；②谐波制动纵差保护；③变压器２２０ｋＶ侧 过流保护； 变压器３５ｋＶ侧过流保护； ２２ＯｋＶ零序过流保 护；⑥１ １ＯｋＶ２段方向零序过流保护；⑦３５ｋＶ侧零序过流保护； ２２ＯｋＶ和３５ｋＶ侧过负荷保护。 ５．３ ３５ｋＶ线路保护 采用电流速断、过电流和零序过电流保护。 ５．４ １１ＯｋＶ线路保护 采用微机控制，包括电流速断、过电流两阶段：零序电流速 断和零序过流２段保护。 ５．５母线保护 １ １ ＯｋＶ母线为单母线分段接线方式，每段母线配置１套三 相式母线差动保护，母差保护动作瞬时切除主变１１ＯｋＶ进线断 路器、分段断路器及母线上联络线断路器，母差动作时闭锁分 段自切。 ３５ｋＶ母线为单母线分段接线方式，每段母线配置１套三 相式母线差动保护，母差保护动作瞬时切除主变３５ｋＶ进线断 路器、分段断路器，母差动作时闭锁分段自切并切除３５ｋＶ母线 上联络线断路器。 ５．６自动装置 ３５ｋＶ和１１０ｋＶ母线分别装设备用电源自动切换装置。每 回３５ｋＶ线路均装设按周减载装置。 ６变电站综合自动化 所谓变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远 动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状态量及一些 非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实 现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从 而实现数据共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。 ６．１基本功能 系统采用先进的计算机技术，将变电站中所需要的控制、 保护、测量、中央信号、各类自动化装置、管理监测、报表打印、 事故记录、故障滤波、通讯调度等功能集中于一个微机网络系 统中，可实现变电站的无人值守。该系统以其技术先进、结构简 单、安全可靠、功能齐全、具备无人值班的技术条件等方面的优 １３０ 广东科技２ＯＯ８１２总第２０２期 关、变压器分接头和电容器组投切等进行远方操作。 （５）对所及监控、监视与工程师工作功能实现人机联系。 （６）系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能， 并把数据送往后台机和远方调度中心。此外，还有远方控制中 心的通信与防火、保安功能及措施。 ６＿２主要特点 变电所综合自动化是利用计算机的技术综合、统一进行处 理，促进各环节的功能协调，其主要特点是： （１）微机系统和保护信息串行通信采用交流采样，大大提 高了信息总量，能够根据事件优先级迅速远传变电信息。 （２）系统采用微机采样，微机变送器输入由ＣＴ、ＤＴ提供，直 接输入计算机编码与数据采集微机通信，可传送多种计算量， 速度较快、精度较高，是目前数据采集的最佳选择。 （３）微机保护与监控部分通信可在调度端查看和修改保护 整定值。微机保护与监控部分串行通信不仅可传送保护信息， 而且还可以传送保护整定值和测量值，并可由调度端远方修改 和下发保护定值。 （４）变电所综合自动化具有对装置本身实时自检功能，方 便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实 时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出 故障位置，解决了各环节在技术上保持相对独立而造成的各行 其是，重复投资甚至影响运行可靠性的弊端。 （５）抗干扰能力强，可扩展性好。 （６）实现综合自动化后的无人值班变电所占地面积小，取 消模拟屏、控制台和单独的小电流接地系统与无功电压自动调 节装置等，既减少了征地，也减小了主控室面积，大大减少了投 资。 ６．３系统结构 ６ ３．１软件配置 主机软件包括对系统的管理、图形显示、技术统计、数据库 管理、打印报表、通讯及自诊断软件、智能专家系统的故障分析 和操作票自动生成等。 就地站软件包括数据采集、数字式故障滤波、事件顺序记 录、控制输出、通讯及自诊断等软件。离线软件有就地站调试软 件、交互式作图软件、数据库生成，维护及报警语音生成等多种 软件。 ６ ３．２通信系统 通信系统是将整个变电站综合自动化系统采集的数据乃 至该变电站相应的配电线路上自动化系统采集的数据传输给 变电集控中心和配电自动化集控中心，站内通信采用光纤以太 网，保证在站内毋需中断其他设备。站外通讯采用光缆与中心 站相连接（双通道），由中心站进行遥控和监视。 ６ ３０系统配置 为了提高变电站综合自动化系统的可靠性和性能价格比， 在设计时就应采用分布式的变电站综合自动化系统配置模式。 电力建设ｌ专栏 １ Ｏ ｋＶ变配电所设计中存在的问题 口刘叶南’邹敏威 刘丽华。 摘要：本文重点论述１ＯｋＶ变配电设计中存在的问题。 关键词：１ＯｋＶ变配设计；问题 刖罱 建筑应按二级负荷供电，应设专用的供电回路，且应在最末一 级配电箱设自动切换装置。但某些设计却对一二级负荷采用单 １０ｋＶ变配电所作为终端变电所，是供配电系统中的一个 电源或单回路供电，首端切换；有的没有对消防用电设备采用 重要环节，其设计质量的优劣对终端用户用电质量及其投资影 独立回路供电，与一般配电线路合在一起，这样，虽设有备用电 响极大。１ ＯｋＶ变配电系统的设计量大面广，技术上看似不复 源，但当整个建筑用电拉闸时，电源被切断，消防设备不能运转 杂，实际上对电气设计人员有相当高的要求。设计人员不仅要 发挥灭火作用，造成严重损失。 熟悉相关的１ＯｋＶ变配电部分的电气设计规程、规范，而且还要 （３）某变电所低压侧出线，相线截面为２５ｍｍ ，而ＰＥ线截 了解其它相关专业的规范，如高层民用建筑防火设计规范，土 建、结构、给排水等专业的相关规范：另外又要了解变配电设备 面为１０ｍｍ ，不符合国家标准《低压配电设计规范》 （ＧＢ５Ｏ０５４—９５）（以下简称《低规》）当相线截面为２５ｍｍ 时， 发展情况和当地供电部门的要求，同时还要针对客户的用电要 求、性质及提供的现场环境等情况清楚明了。但从变配电工程 ＰＥ线截面为１６ｍｍ 这一规定。 设计情况来看，变配电系统的设计中还存在不少问题。现就所 （４）有些多高层建筑物内变电所的低压接地型式为丁Ｎ—Ｓ， 但低压出线均为四极断路器，看起来是执行《低规》第４．５．６条 发现的１ＯｋＶ变配电系统设计中存在的多发问题列举出来，以 “在丌或ＴＮ—Ｓ系统中，Ｎ线上不宜装设电器将Ｎ断开，当需 期引起广大电气同行的重视。 要断开Ｎ线时，应装设相线和Ｎ线一起切断的保护电器”。但 １违反有关标准规范 却忽视该条的其它部分“在ＴＮ系统中，当能可靠地保持Ｎ线 为地电位时，Ｎ线可不需切断”。另外，《低规》的第４ ５＿５条规定 （１）《架空配电线路设计技术规程》（ＳＤＪ２０６—８７）第７．０．６ “在１一ｒ或ＴＮ—Ｓ系统中，当Ｎ线的截面与相线相同，或虽小于 条规定，台架变高压熔断器的选择，除应与负荷电流、运行电压 相线但已能为相线上的保护电器所保护，Ｎ线上可不装设保 等技术参数配合外，还应满足安装点的断路容量的要求。即应 护；当Ｎ线不能为相线上的保护电器所保护，应另在Ｎ线上装 根据安装地点系统最大运行方式下的三相短路电流和系统最 设保护电器保护，将相应相线电路断开，但不必断开Ｎ线。” 小运行方式下的两项短路电流分别校验跌落式熔断器的上下 （５）变电所布置于第三类防雷建筑物内，根据《建毓物防雷 限值。目前国内生产的户外跌落式熔断器的开断容量为 设计规范》（ＧＢ５ＯＯ５７—９４）（以下简称《防雷规》）的规定，防雷接 ２００ＭＶＡ。由于现在１ＯｋＶ网络多为电缆敷设，系统阻抗值很 地装置宜与电气设备等接地装置共用，这样既可降低接地电 低，当用电点离变电站很近时，设备安装处的短路电流往往超 阻，又省工省料。但有些变电所设计却将防雷接地与其它接地 过熔断器的使用要求，即短路容量超过２Ｏ０ＭＶＡ。这时户外跌 分开设置。 落式熔断器就不满足运行条件的要求，应该选用户外断路器来 （６）国家现行有关法律《质量法》、《消费者权益保护法》和 保护台架变。 《节约能源法》的有关条款规定，任何人不得生产、销售和使用 （２）《民用建筑电气设计规范》（ＪＧＪ１６—２ＯＯ８）及《高层民用 国家明令淘汰的产品，否则承担相应的法律责任，这也包括机 建筑设计防火规范》（ＧＢ５００４５—９５）第９．１ １、９．１．２条规定，高 电产品，国家自８２年以来，已陆续公布淘汰机电产品达１７批 层建筑如消防电梯、消防泵、防排烟设施、自动灭火系统、应急 之多。在现行国家电气标准《供配电系统设计规范》 照明等消防用电，一类高层建筑应按一级负荷供电，二类高层 分层分布式一体化全微机结构，包括变压器保护、线路保 系统其它部分正常运行 ②系统内装置问信息的传送均为数字 护、母线保护、电容器保护、电动机保护、备用电源自投、无功电 信号，所以系统抗干扰能力增强；③分布式系统为多ＣＰＵ工作 压综合控制、故障滤波器、微机防误闭锁装置和小电流接地选 方式，各装置均有一定的数据处理能力，从而大大减轻了主位 线装置等监控保护和安全自动单元。 计算机的负担；④系统扩充灵活、方便。 该系统可以将变电所内各回路的数据采集单元、控制单元 和保护单元分别集中安装在变电所的控制室内的数据采集柜、 ７结束语 控制柜和保护柜中，相互间通过现场总线与控制主机相连。这 综上所述，通过实践证明，２２ＯｋＶ城市变电站是解决当前 种分布集中组屏的结构，便于扩充和维护，而且其中一个环节 城市供电矛盾的一个有效途径，随着变电站综合自动化技术的 出现故障时，会影响其它部分的正常运行。 提高和硬件、软件环境的改善，它也将是今后城市电力系统发 由于采用了分散安装技术，大大节省了控制室面积以及大 展的方向。■ 量电缆和安装费用，降低系统造价，提高系统可靠性，使分布式 变电站综合自动化系统的优点明显地体现出来：①不同电气设 备均单独安装对应的前置机，其任一装置出现故障，均不影响 （作者单位：高州市广能电力设计有限公司） １３１ 广东科技２０Ｄ８１２总第２０２期
