宋旭

【摘 要】變電所在我們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)著極其重要的地位，其相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)該引起各界人士的廣泛關(guān)注和重視。本文通過(guò)論述變電站二次設(shè)備部分設(shè)計(jì)以及相關(guān)所注意的問(wèn)題，了解了變電站的二次設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題以及如何設(shè)計(jì)，為我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)提供一定的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】變電所；電氣設(shè)備；繼電保護(hù)；配電裝置

1.電氣主接線的選擇

1.1 電氣主接線的要求

1.1.1可靠性

主接線可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間；（3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。

1.1.2靈活性

主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。

1.1.3經(jīng)濟(jì)性

主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。1. 投資??；2. 占地面積??；3. 電能損失少。

1.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定

為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。

1.3 變電所主接線的確定

1.3.1 500KV電壓等級(jí)接線方式的確定

根據(jù)500KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，500KV變電站可采用一個(gè)半斷路器，一臺(tái)半（3/2）斷路器接線，可靠性更高，更適應(yīng)于500KV重要變電所的要求。優(yōu)點(diǎn)：操作靈活，處理事故迅速，檢修斷路器不需旁帶。缺點(diǎn)：母線故障，接線內(nèi)潮流變化大。

1.3.2 220KV電壓等級(jí)主接線方式確定

由于該變電所是重要變電所，所以對(duì)運(yùn)行的可靠性和操作的靈活性要求特別高。220KV電壓等級(jí)的電氣主接線可采用以下雙母線帶旁路接線方式。優(yōu)點(diǎn)：由于設(shè)置旁路母線，允許因斷路器檢修而長(zhǎng)期停電，而不影響與其相連回路的運(yùn)行，提高了供電可靠性。缺點(diǎn)：帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了價(jià)高的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，增加了投資。

1.3.3 35KV電壓等級(jí)主接線方式確定

對(duì)于35KV電壓等級(jí)其主接線可以考慮采用雙母接線和雙母分段接線兩種方式。雖然雙母分段接線方式的靈活性和可靠性較雙母接線更高，但增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器數(shù)量，配電裝置投資較大。綜合高中壓接線方式的選擇，為了減少投資，所以對(duì)于35KV電壓等級(jí)采用雙母接線即可滿足要求。

2.主要電氣設(shè)備的選擇

2.1 一般原則

（1） 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；（4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；（5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致；（6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。

2.2 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備

①額定電壓 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件來(lái)選擇，即

② 額定電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即

由于變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的（為電器額定電流）。

③按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流可按下式

其中K為修正系數(shù)，—導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度，我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度Q。= 40℃，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25℃。

2.2.1 斷路器的選擇

2.2.1.1 斷路器種類和型式的選擇

高壓中一般采用SF6斷路器。

2.2.1.2 額定電壓和電流選擇

，

式中 、—分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；—分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流，A。

2.2.3電流互感器及其選擇

① 種類和型式的選擇

選擇電流互感器種類和形式時(shí)，應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求，再根據(jù)安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來(lái)選擇。

② 一次回路額定電壓和電流的選擇

一次回路額定電壓和電流的選擇應(yīng)滿足：

，

2.2.4電壓互感器及其選擇

①種類和型式的選擇

在500KV配電裝置中，配置有雙套主保護(hù)，并考慮到后備保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個(gè)二次繞組，即兩個(gè)主二次繞組和一個(gè)輔助二次繞組。

② 一次額定電壓和二次額定電壓的選擇

110KV及以上的互感器可靠性較高，電壓互感器只經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)連接。三臺(tái)單相三繞組電壓互感器，廣泛用于各電壓等級(jí)系統(tǒng)。其二次繞組用于測(cè)量相見(jiàn)電壓或相對(duì)地電壓，輔助二次繞組接成開(kāi)口三角形，供接入中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視儀表、繼電器使用，或供中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地保護(hù)用。

③容量和準(zhǔn)確級(jí)的選擇

根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)和容量。

3.主變壓器繼電保護(hù)方案

3.1 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)

電流縱差動(dòng)保護(hù)不但能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外的故障，而且不需要與其它元件的保護(hù)配合，可以無(wú)延時(shí)地切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地用于變壓器的主保護(hù)。

3.2 三繞組變壓器相間短路后備保護(hù)

三繞組變壓器一側(cè)斷路器跳閘后，另外兩側(cè)還能夠繼續(xù)運(yùn)行，需要在變壓器的三側(cè)都裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。

3.3 兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)

全絕緣變壓器在所連接的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的同時(shí)又變?yōu)橹行渣c(diǎn)不接地時(shí)，絕緣不會(huì)受到威脅，但此時(shí)產(chǎn)生的零序過(guò)電壓會(huì)危及其他電力設(shè)備的絕緣，需裝設(shè)零序電壓保護(hù)將變壓器切除。

3.4 變壓器保護(hù)配置原則

3.4.1瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器，它安裝在油枕之間的連接管道上。

3.4.2縱差動(dòng)保護(hù)

對(duì)于容量為6300KV·A及以上的變壓器，以及發(fā)電廠常用變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，10000KV·A及以上的發(fā)電廠廠用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。

3.4.3外部相間短路和接地短路時(shí)的后備保護(hù)

3.4.4過(guò)負(fù)荷保護(hù)

變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)因發(fā)熱而受到損傷。對(duì)于400KV·A及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)過(guò)負(fù)荷情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷電流接于一相電流上，并延時(shí)作用于信號(hào)。

3.4.5過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

對(duì)頻率減低和電壓升高而引起過(guò)勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流急劇增加，鐵芯及外部金屬構(gòu)件損耗增加，引起高溫。長(zhǎng)時(shí)間或多次反復(fù)過(guò)勵(lì)磁，將因過(guò)熱而使絕緣老化。

高壓側(cè)電壓在500KV及以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。

3.5 變壓器主保護(hù)方案確定

依據(jù)以上的知識(shí)和相關(guān)原則要求確定該變電所變壓器繼電保護(hù)方案如下：

3.5.1變壓器主保護(hù)方案

選擇縱差動(dòng)保護(hù)及瓦斯保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)。

3.5.2變壓器后備保護(hù)方案

① 將過(guò)電流保護(hù)作為變壓器的相間短路后備保護(hù)；②將零序電壓保護(hù)作為兩臺(tái)主變壓器的并列運(yùn)行時(shí)的接地保護(hù)。③ 同時(shí)要加裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)和過(guò)勵(lì)磁保護(hù)以確保發(fā)生各類事故時(shí)，保護(hù)能迅速檢測(cè)并動(dòng)作。

4.高壓側(cè)配電裝置

4.1對(duì)配電裝置的基本要求

配電裝置還應(yīng)滿足以下要求：保證運(yùn)行可靠；便于操作、巡視和檢修；保證工作人員的安全；力求提高經(jīng)濟(jì)性；具有擴(kuò)建的可能。

4.2 配電裝置的最小安全凈距

為了滿足配電裝置運(yùn)行和檢修的需要，各帶電設(shè)備之間應(yīng)相隔一定的距離。對(duì)于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間隔距離中，最基本的是帶電部分對(duì)接地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，即A1和A2值。相關(guān)值查閱配電裝置凈距規(guī)定。

4.3 配電裝置的設(shè)計(jì)原則及步驟

4.3.1配電裝置的設(shè)計(jì)原則

配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循有關(guān)規(guī)程、技術(shù)規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重的采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠和維護(hù)方便。

4.4 屋內(nèi)配電裝置

屋內(nèi)配電裝置的配電原則：① 盡量將電源布置在母線的中部，使母線接線通過(guò)最小的電流。② 同一回路的電器和導(dǎo)體應(yīng)放在同一間隔內(nèi)，以保障檢修和限制故障范圍。③ 較重的設(shè)備布置在下層，以減輕樓板的負(fù)荷并便于安裝。④充分利用間隔的位置。⑤設(shè)備對(duì)應(yīng)位置便于操作。⑥ 有利于擴(kuò)建。

4.5 屋外配電裝置

屋外配電裝置的母線有軟母線和硬母線兩種。軟母線為鋼芯鋁絞線、軟管母線和分裂導(dǎo)線，三相呈水平布置，用宣誓絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。硬母線常用的有矩形和管型。管型用于110KV及以上的配電裝置中。