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【摘要】本文笔者根据自己多年的工作经验，阐述了变电站的设计原则以及220kV变电站电气一次设计的概况，探讨了220kV变电站一次设计中常见的问题分析及解决的措施。
【关键词】220kV变电站电气一次设计注意问题解决措施
一、变电站的设计原则
在城市电网建设中，城市变电站的建设问题首当其冲。变电站的建设应当遵循基本的原则：
1、满足区域内中长期预测、规划的负荷量所要求的足够的变电容量；
2、主接线的方式要灵活可靠；
3、设备体积小，结构紧凑，较小的土地占用面积；
4、主设备优越的技术性能，高度的可靠性，明显减少的检修频率，低噪声；
5、较高的自动化程度，通信误码率低，可靠性高。
根据以上原则，作为城市220kV电源点的选择，能够充分发挥其占地少、容量大、通道省、相对经济的投资等优势。因此，作为解决城市供电矛盾的有效措施的220kV城市变电站将成为城市电力系统未来发展的一个方向。
二、220kV变电站电气一次设计的概况
作为电力系统重要组成部分之一的变电站，肩负着电压的接收和分配、变换、控制电力流向、转换功率等功能。变电站设计的是否科学合理将对电力系统供电的可靠性、经济性及运行的安全性产生直接的影响。变电站电气设计设计包括一次设计和二次设计两个部分，一次部分的设计包括：计算短路电流、设计电气主接线、站用电照明、选型电气设备、构筑物的布置、安全接地及防雷设计等部分。
三、220kV变电站一次设计中常见的问题分析
在变电站设计过程中要精确地判断所设计变电站的形式及规模等系列问题。笔者结合多年工作经验，归纳和分析了220kV高压变电站电气一次设计过程中要考虑的问题。
1、 电气的主接线设计过程
选择变电站的主接线设计方案应依据变电站在整个系统中的重要性、供电电压的等级、所处的地理位置，以及站内变压器的数量、装机容量、进、出线等条件加以综合确定。在设计220kV高压变电站电气主接线的过程中存在以下问题：
（1）在主接线设计时没有充分考虑到今后一定时期内的发展和扩建等问题,为今后的发展带来不便。
（2）在变电站电气主接线设计时没考虑到施工的需要,没有预留足够的空间,造成施工的不便。
（3）在变电站电气主接线设计时仅考虑了运行的安全可靠性,而没有考虑今后系统的故障检修、调度的需求等,一旦故障出现给检修带来不便,导致停电时间增长,影响范围大。
（4）对变电站的规模、线路、站内变压器的数量、容量等没有进行综合的考虑与分析,容易导致电气主接线形式选择的错误。
2、主要电气设备选择过程
变电站设计中所使用的主要电气设备有母线、变压器、断路器、熔断器、隔离开关、电流互感器等。在电气设备选择过程中存在以下问题：
（1）变电所屋内屋外配电装置的主母线、变压器电气设备与配电装置母线之间的连接导线 称为母线。选择配电装置中的母线时没考虑到母线的材料、截面形状、截面积的大小、校验母线的动稳定和热稳定。
（2）电气设备选择要综合考虑技术的先进性、建设的经济合理性、系统运行的安全及实用性，若考虑欠缺，就会缩短设备的使用寿命,影响系统运行的稳定性,导致投资的失败。
（3）设备的选择还应没考虑到系统的短路、检修、过压、今后发展、设备的采购及施工的便利性,从而增加建设成本。
3、过电压保护及防雷接地设计过程
对变电站中的电气设备、进线等进行避雷防护是十分重要的。由于雷电是一种很常见的自然现象,若变电站遭受雷击将会给电网系统带来严重的损失。以下笔者简单地总结了在防雷接地设计过程中存在的问题。
（1）在对防雷接地设计时,没有考虑到接地设备的耐腐蚀性, 易导致接地网的局部断裂,造成严重的安全隐患。
（2）没有对直击雷、侵入波分别采取相应的防护措施,从而不能有效地保护变电站的安全。
（3）设计人员对不同等级、不同类型的变电站的防雷接地的规范及原理掌握不够等原因都会造成防雷的失败。
四、现存问题的解决措施
1、主线路设计
（1）考虑变电站在电力系统的地位和作用
变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站。由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
（2）考虑变电站近期和远期的发展规模
变电站主接线设计应根据 5~10 年电力系统发展规划进行，应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。
（3）考虑负荷的重要性和出线回路多少对主接线的影响
对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二 级负荷不间断供电，三级负荷一般只需一个电源供电。
（4）考虑变电站主变台数对主接线的影响
变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。
（5）考虑备用量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时，是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
2、选择合适设备
(1)设备选型宜小型化，可减少占地面积，使整体布置趋于紧凑合理。
(2)全站设备无油化，包括主变压器可考虑采用SF6气体绝缘变压器(GIT)。这样全站无易燃、易爆物，既能简化消防系统，又可将火灾的影响局限在地下，而不致影响到地面。
(3)设备制造水平高，技术成熟，检修率和维护量要小，使停电机会大大减少。
(4)在变电站设计过程中,对电气设备的选择,应尽量减少设备的品种、型号,同时还应选择合适的设备,不应一味地追求进口的、贵的设备,在便于采购及施工的同时也降低了成本。
3、防雷接地
可采用避雷针，避雷线，避雷网, 避雷带等防雷装置，对雷电侵入波进行防护时,220kV配电装置的每条主母线均应设置避雷器；采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小；改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽；改进泄流系统的结构， 减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好 地发挥作用；除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外， 在信号线接入处应使用光电 耦合元件或设置具有适当参数的限压装置；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网；在控制室及通讯室内敷设等电位， 所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。
设备接地引线的选择,应综合考虑地下和地表接触处的腐蚀环境,选用适当的材料或相应的措施如刷防锈漆,并定期维护。
结束语
以上本文主要从变电站的的主接线设计、主要电气设备选择和过电压保护及防雷接地设计过程方面，对220kV变电站电气一次设计中常见且应注意的问题进行了分析，并提出了相应的解决问题的措施，以提高设计的准确性和经济性,望得到各位同仁和专家的指导.
【参考文献】
[1] 刘鹍.浅谈变电站一次设备的没计与选择[J].数字技术与应用,2010
[2] 楊耀杰,姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯,2007
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】220kV变电站电气一次设计注意问题解决措施
一、变电站的设计原则
在城市电网建设中，城市变电站的建设问题首当其冲。变电站的建设应当遵循基本的原则：
1、满足区域内中长期预测、规划的负荷量所要求的足够的变电容量；
2、主接线的方式要灵活可靠；
3、设备体积小，结构紧凑，较小的土地占用面积；
4、主设备优越的技术性能，高度的可靠性，明显减少的检修频率，低噪声；
5、较高的自动化程度，通信误码率低，可靠性高。
根据以上原则，作为城市220kV电源点的选择，能够充分发挥其占地少、容量大、通道省、相对经济的投资等优势。因此，作为解决城市供电矛盾的有效措施的220kV城市变电站将成为城市电力系统未来发展的一个方向。
二、220kV变电站电气一次设计的概况
作为电力系统重要组成部分之一的变电站，肩负着电压的接收和分配、变换、控制电力流向、转换功率等功能。变电站设计的是否科学合理将对电力系统供电的可靠性、经济性及运行的安全性产生直接的影响。变电站电气设计设计包括一次设计和二次设计两个部分，一次部分的设计包括：计算短路电流、设计电气主接线、站用电照明、选型电气设备、构筑物的布置、安全接地及防雷设计等部分。
三、220kV变电站一次设计中常见的问题分析
在变电站设计过程中要精确地判断所设计变电站的形式及规模等系列问题。笔者结合多年工作经验，归纳和分析了220kV高压变电站电气一次设计过程中要考虑的问题。
1、 电气的主接线设计过程
选择变电站的主接线设计方案应依据变电站在整个系统中的重要性、供电电压的等级、所处的地理位置，以及站内变压器的数量、装机容量、进、出线等条件加以综合确定。在设计220kV高压变电站电气主接线的过程中存在以下问题：
（1）在主接线设计时没有充分考虑到今后一定时期内的发展和扩建等问题,为今后的发展带来不便。
（2）在变电站电气主接线设计时没考虑到施工的需要,没有预留足够的空间,造成施工的不便。
（3）在变电站电气主接线设计时仅考虑了运行的安全可靠性,而没有考虑今后系统的故障检修、调度的需求等,一旦故障出现给检修带来不便,导致停电时间增长,影响范围大。
（4）对变电站的规模、线路、站内变压器的数量、容量等没有进行综合的考虑与分析,容易导致电气主接线形式选择的错误。
2、主要电气设备选择过程
变电站设计中所使用的主要电气设备有母线、变压器、断路器、熔断器、隔离开关、电流互感器等。在电气设备选择过程中存在以下问题：
（1）变电所屋内屋外配电装置的主母线、变压器电气设备与配电装置母线之间的连接导线 称为母线。选择配电装置中的母线时没考虑到母线的材料、截面形状、截面积的大小、校验母线的动稳定和热稳定。
（2）电气设备选择要综合考虑技术的先进性、建设的经济合理性、系统运行的安全及实用性，若考虑欠缺，就会缩短设备的使用寿命,影响系统运行的稳定性,导致投资的失败。
（3）设备的选择还应没考虑到系统的短路、检修、过压、今后发展、设备的采购及施工的便利性,从而增加建设成本。
3、过电压保护及防雷接地设计过程
对变电站中的电气设备、进线等进行避雷防护是十分重要的。由于雷电是一种很常见的自然现象,若变电站遭受雷击将会给电网系统带来严重的损失。以下笔者简单地总结了在防雷接地设计过程中存在的问题。
（1）在对防雷接地设计时,没有考虑到接地设备的耐腐蚀性, 易导致接地网的局部断裂,造成严重的安全隐患。
（2）没有对直击雷、侵入波分别采取相应的防护措施,从而不能有效地保护变电站的安全。
（3）设计人员对不同等级、不同类型的变电站的防雷接地的规范及原理掌握不够等原因都会造成防雷的失败。
四、现存问题的解决措施
1、主线路设计
（1）考虑变电站在电力系统的地位和作用
变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站。由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
（2）考虑变电站近期和远期的发展规模
变电站主接线设计应根据 5~10 年电力系统发展规划进行，应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。
（3）考虑负荷的重要性和出线回路多少对主接线的影响
对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二 级负荷不间断供电，三级负荷一般只需一个电源供电。
（4）考虑变电站主变台数对主接线的影响
变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。
（5）考虑备用量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时，是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
2、选择合适设备
(1)设备选型宜小型化，可减少占地面积，使整体布置趋于紧凑合理。
(2)全站设备无油化，包括主变压器可考虑采用SF6气体绝缘变压器(GIT)。这样全站无易燃、易爆物，既能简化消防系统，又可将火灾的影响局限在地下，而不致影响到地面。
(3)设备制造水平高，技术成熟，检修率和维护量要小，使停电机会大大减少。
(4)在变电站设计过程中,对电气设备的选择,应尽量减少设备的品种、型号,同时还应选择合适的设备,不应一味地追求进口的、贵的设备,在便于采购及施工的同时也降低了成本。
3、防雷接地
可采用避雷针，避雷线，避雷网, 避雷带等防雷装置，对雷电侵入波进行防护时,220kV配电装置的每条主母线均应设置避雷器；采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小；改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽；改进泄流系统的结构， 减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好 地发挥作用；除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外， 在信号线接入处应使用光电 耦合元件或设置具有适当参数的限压装置；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网；在控制室及通讯室内敷设等电位， 所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。
设备接地引线的选择,应综合考虑地下和地表接触处的腐蚀环境,选用适当的材料或相应的措施如刷防锈漆,并定期维护。
结束语
以上本文主要从变电站的的主接线设计、主要电气设备选择和过电压保护及防雷接地设计过程方面，对220kV变电站电气一次设计中常见且应注意的问题进行了分析，并提出了相应的解决问题的措施，以提高设计的准确性和经济性,望得到各位同仁和专家的指导.
【参考文献】
[1] 刘鹍.浅谈变电站一次设备的没计与选择[J].数字技术与应用,2010
[2] 楊耀杰,姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯,2007
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。