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【摘要】随着现代社会经济的飞速发张，城市对于电力方面的需求供不应求，建立安全可靠的城市变电站是电力部分的核心工作。其中变电站是整个电力系统的建立不可缺少的组成部分，而变电站电气系统安全稳定的工作运行对整个电网系统的运行及发展都起着决定性的作用。
【关键字】城市变电站；电气系统；综合自动化；电气主接线；配电装置
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
一、城市变电站电气部门现状分析
随着社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，整个电力系统在行业所占的比例也逐渐增大。城市电力系统是一个巨大的、密集的整体。各类发电厂、变电站分别完成整个电力系统的发电、变电和配电所分配的任务。电力系统是国民经济的主要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中不不可或缺的项目之一。由于变电站设计内容多、范围广、逻辑性强、不同电压等级、不同类型以及不同性质负荷的变电站设计时所侧重的发面不一样，设计过程中便要求变电站的模式和形式，具体问题具体分析。结合我国电力方面现有的状况，为国民经济部门和人民生活提供充足、可靠、优质、廉价的电能，发展优化变电站。从我国目前部分地区用电趋势来看，随着房地产开发速度越来越快,使供电负荷迅猛增加,城市变电站的分布也面临着越来越密集,甚至深入到城市中心的商业区、金融区及住宅区的问题。因此,城市变电站就迎来了一轮新的问题：地址选择难、电磁波及噪声对环境的影响、与周围环境相协调等。这更要求新建变电站应充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。
二、城市变电站电气部门设计分析
1.设计原则及电气主接线的选择
在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站电气部门的设计问题。城市变电站的建立应当遵循以下几点基本原则：(1)具有足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划的负荷要求；(2)具有可靠灵活的主接线方式；(3)系统结构紧凑，设备的体积小，占地面积小；(4)主要设备技术性优越，可靠度高，检修频率低，噪声小；(5)自动化程度高，通信误码率低，可靠性高。根据上述的原则，城市变电站的电气部分设计应当选择220kV作为城市电源点，其优点是可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济。因此，220kV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。在变电站设计中，重要的便是变电站设计，往往采用较复杂的主接线，以此保证其供电的可靠性和灵活性。完善的主接线虽然具有供电可靠性的优点，但是其缺点是接线方式繁琐、操作过程繁多、修维量大且占地面积多。220kV城市变电站电气主接线一般分为三个电压等级，由三组带断路器的线路变压器组构成；110kV为单母线分段，各段母线各与1台主变相连，各自带多路出线；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台分段断路器的优点在于如果任何一台主变停用，相应两段母线由另2台主变分别供电，从而达到均衡电力负荷的目的。
2. 配电装置及电气平面布置 城市变电站电力系统部门的设计在赔礼装置选择方面显得尤为重要，本文主要从以下几个方面进行介绍：（1）220kV配电装置的选择应为室内布置，采取传统的独立电器，相间距离为3.5m，按一定顺序连接。其中断路器和闸刀之间的距离作为通道，用来对运输通道的检修。 但城市变电站对主变压器的选择有一定的要求，变压器应遵循占地小、噪音低、可靠性高的原则。把220kV配电装置和主变安装在一起的原因主要是为了防止噪音。散热器的分体可装置在房间外面。（2）110kV的配电装置采用全封闭的绝缘组合电器，GIS室内布置，是中国城市变电站最通常的做法。GIS为紧凑的三相共箱的结构，其中三相的导体在一个平面上，所有的开关设备都采用了弹簧与操动机的结构。 (3)35kV配电装置选用进口的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，双列布置，头尾相接，相较容易处理单母线分段的接线型式。每个间隔宽度为0.6～0.8m.双列布置。至于电气平面布置方面，首先要求 (1)综合楼底层分布有35kV装置及3台所变，35kVGIS采用背靠背双列设置。因为两列装置之间有土建结构桩头，所以对于后背有接线的GIS应当适当的拉开距离，从而方便施工检修。综合楼的地下层为箱形基础，箱形基础同时是110kV、35kV电力电缆的通道。 (2)220kV配电装置楼一共有三个单元，每个单元间隔的宽度应为14m，单元之间设敞开式5m通道，作为主变散热器安装位置和接地变压器位置，接地变压器采用过街楼式排列，从而有利于主变散热器通风散热。
3. 系统保护
城市变电站电气部门设计系统保护本文将从以下几个方面介绍：
(1) 220k线路与主变保护屏、直流屏、所用配电屏等应布置在继电保护室。可以实施以下几种保护：①电流相同时立即断掉保护，即马上跳闸；②设定时间限制过流保护，即延时跳闸；③电流为零序时立刻断掉保护，即瞬时跳闸；④过流为零序时迅速保护，即延时跳闸；⑤断路器不能正常运作时立刻保护。
(2) 电力变压器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，应根据变压器的容量和重要程度等多方面来考虑装设性能良好、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，对主变可以采取以下几种保护：①对于瓦斯的保护；②纵差动保护或电流速断保护；③反应外部相间短路时引起的过电流和作为变压器的后备保护；④变外部接地短路时；⑤过负荷保护；⑥过励磁保护；⑦其它保护。
（3)110kV线路保护方面主保护是距离保护（接地距离、相间距离），如果线路很短，定值難以整定，一般会考虑采用光纤电流差动保护作为线路的主保护，后备保护一般为零序过流保护；零序电流速断和零序过流2段保护。
(4)35kV线路可采用：①过电流保护；②速断保护；③线路重合闸保护。
(5)自动装置方面可采用35kV和110kV母线分别装设备用电源自动切换装置。每次35kV线路均装设按周减载装置。
三、归纳总结
可靠、优质的供电是现代化大都市的重要标志，相信我国的城市电力系统在迅速发展的大环境下，城市变电站电气部门的设计将会更优化，取得令人满意的系统设计，造福于国民经济和人民。
参考文献：
[1] 黄纯华.工厂供电[M].天津：天津大学出版社，2001.
[2] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气一次部分[Z].1985，12.
[3] 苏文成.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，1981
[4] 戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京：水利电力出版社.
【关键字】城市变电站；电气系统；综合自动化；电气主接线；配电装置
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
一、城市变电站电气部门现状分析
随着社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，整个电力系统在行业所占的比例也逐渐增大。城市电力系统是一个巨大的、密集的整体。各类发电厂、变电站分别完成整个电力系统的发电、变电和配电所分配的任务。电力系统是国民经济的主要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中不不可或缺的项目之一。由于变电站设计内容多、范围广、逻辑性强、不同电压等级、不同类型以及不同性质负荷的变电站设计时所侧重的发面不一样，设计过程中便要求变电站的模式和形式，具体问题具体分析。结合我国电力方面现有的状况，为国民经济部门和人民生活提供充足、可靠、优质、廉价的电能，发展优化变电站。从我国目前部分地区用电趋势来看，随着房地产开发速度越来越快,使供电负荷迅猛增加,城市变电站的分布也面临着越来越密集,甚至深入到城市中心的商业区、金融区及住宅区的问题。因此,城市变电站就迎来了一轮新的问题：地址选择难、电磁波及噪声对环境的影响、与周围环境相协调等。这更要求新建变电站应充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。
二、城市变电站电气部门设计分析
1.设计原则及电气主接线的选择
在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站电气部门的设计问题。城市变电站的建立应当遵循以下几点基本原则：(1)具有足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划的负荷要求；(2)具有可靠灵活的主接线方式；(3)系统结构紧凑，设备的体积小，占地面积小；(4)主要设备技术性优越，可靠度高，检修频率低，噪声小；(5)自动化程度高，通信误码率低，可靠性高。根据上述的原则，城市变电站的电气部分设计应当选择220kV作为城市电源点，其优点是可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济。因此，220kV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。在变电站设计中，重要的便是变电站设计，往往采用较复杂的主接线，以此保证其供电的可靠性和灵活性。完善的主接线虽然具有供电可靠性的优点，但是其缺点是接线方式繁琐、操作过程繁多、修维量大且占地面积多。220kV城市变电站电气主接线一般分为三个电压等级，由三组带断路器的线路变压器组构成；110kV为单母线分段，各段母线各与1台主变相连，各自带多路出线；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台分段断路器的优点在于如果任何一台主变停用，相应两段母线由另2台主变分别供电，从而达到均衡电力负荷的目的。
2. 配电装置及电气平面布置 城市变电站电力系统部门的设计在赔礼装置选择方面显得尤为重要，本文主要从以下几个方面进行介绍：（1）220kV配电装置的选择应为室内布置，采取传统的独立电器，相间距离为3.5m，按一定顺序连接。其中断路器和闸刀之间的距离作为通道，用来对运输通道的检修。 但城市变电站对主变压器的选择有一定的要求，变压器应遵循占地小、噪音低、可靠性高的原则。把220kV配电装置和主变安装在一起的原因主要是为了防止噪音。散热器的分体可装置在房间外面。（2）110kV的配电装置采用全封闭的绝缘组合电器，GIS室内布置，是中国城市变电站最通常的做法。GIS为紧凑的三相共箱的结构，其中三相的导体在一个平面上，所有的开关设备都采用了弹簧与操动机的结构。 (3)35kV配电装置选用进口的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，双列布置，头尾相接，相较容易处理单母线分段的接线型式。每个间隔宽度为0.6～0.8m.双列布置。至于电气平面布置方面，首先要求 (1)综合楼底层分布有35kV装置及3台所变，35kVGIS采用背靠背双列设置。因为两列装置之间有土建结构桩头，所以对于后背有接线的GIS应当适当的拉开距离，从而方便施工检修。综合楼的地下层为箱形基础，箱形基础同时是110kV、35kV电力电缆的通道。 (2)220kV配电装置楼一共有三个单元，每个单元间隔的宽度应为14m，单元之间设敞开式5m通道，作为主变散热器安装位置和接地变压器位置，接地变压器采用过街楼式排列，从而有利于主变散热器通风散热。
3. 系统保护
城市变电站电气部门设计系统保护本文将从以下几个方面介绍：
(1) 220k线路与主变保护屏、直流屏、所用配电屏等应布置在继电保护室。可以实施以下几种保护：①电流相同时立即断掉保护，即马上跳闸；②设定时间限制过流保护，即延时跳闸；③电流为零序时立刻断掉保护，即瞬时跳闸；④过流为零序时迅速保护，即延时跳闸；⑤断路器不能正常运作时立刻保护。
(2) 电力变压器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，应根据变压器的容量和重要程度等多方面来考虑装设性能良好、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，对主变可以采取以下几种保护：①对于瓦斯的保护；②纵差动保护或电流速断保护；③反应外部相间短路时引起的过电流和作为变压器的后备保护；④变外部接地短路时；⑤过负荷保护；⑥过励磁保护；⑦其它保护。
（3)110kV线路保护方面主保护是距离保护（接地距离、相间距离），如果线路很短，定值難以整定，一般会考虑采用光纤电流差动保护作为线路的主保护，后备保护一般为零序过流保护；零序电流速断和零序过流2段保护。
(4)35kV线路可采用：①过电流保护；②速断保护；③线路重合闸保护。
(5)自动装置方面可采用35kV和110kV母线分别装设备用电源自动切换装置。每次35kV线路均装设按周减载装置。
三、归纳总结
可靠、优质的供电是现代化大都市的重要标志，相信我国的城市电力系统在迅速发展的大环境下，城市变电站电气部门的设计将会更优化，取得令人满意的系统设计，造福于国民经济和人民。
参考文献：
[1] 黄纯华.工厂供电[M].天津：天津大学出版社，2001.
[2] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气一次部分[Z].1985，12.
[3] 苏文成.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，1981
[4] 戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京：水利电力出版社.