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摘 要：电力变电站是电力能源供给所必须的组成单元，其总图设计是电力建设可行性、合理性的体现。电力变电站总图设计分为电气、土建两大部分，而电力总图设计主要针对电力变电站内电气设备间的相互关系及其选型、连接、布置等的总体设计。本文以110kV变电站为例，对电力变电站总图设计的范围、内容、过程进行系统的介绍。
关键词：总图设计；变电站；主接线
引言
电力变电站总图设计是针对基地内建设项目标总体设计，根据建设项目标使用功效要求和规划设计条件，在基地内外的现场条件和有关法规、规范的基础上，人为地组织与部署场地中各构成要素之间关系的运动。现以110kV变电站为例探讨电气总图设计。
1.本地电网地理接线示意
描述电网的布局、规划及站在电网中的相对位置、供电方式、进出线路径等。
2.电气主接线
本期规模：安装2台50MVA双绕组有载调压变压器，电压等级为110/10kV；110kV出线2回，主接线采用内桥接线方式；10kV出线24回，主接线采用单母线分段接线；站内规划安装无功补偿电容器2×（3.6+4.8）Mvar，串联5%电抗器，电抗器按调容分组配置。安装2套接地補偿装置。变电站采用半户内布置，按照智能变电站设计；采用光缆通讯方式。
3.短路电流计算及主要电气设备选择
3.1短路电流计算。根据系统规划，远景2020年最大运行方式下，计算得出各级电压母线上的三相及单相短路容量、短路电流、冲击电流值。
3.2主要电气设备的选择。1）主变压器：低损耗、三相油浸式双绕组有载调压自冷式，容量：50/50MVA，额定电压：110±8×1.25%/10.5kV，接线组别：YNd11，阻抗电压：Uk%=17，中性点套管CT：200/5A10P/10P10VA，户外布置。2）110kV电气设备：选用SF6封闭式组合电器，断路器额定电流为2000A，额定开断电流为40kA，三相共箱。3）10kV电气设备：选用铠装移开式户内交流金属封闭开关柜，柜中断路器选用真空断路器，主变压器和分段回路额定电流为3150A，开断电流为31.5kA；10kV出线回路额定电流为1250A，开断电流为31.5kA；配干式电流互感器、干式电压互感器、交流无间隙金属氧化物避雷器。
4.变电站自动化系统方案
变电站自动化系统在功能上由站控层、间隔层、过程层以及网络设备构成。1）站控层设备包括监控主机、数据服务器、综合应用服务器、网络打印机、远动通信装置等设备构成。2）间隔层由保护、测控、计量、网络记录分析装置等若干个二次子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，能独立完成间隔层设备的就地监控功能。3）过程层是由合并单元、智能终端等构成，完成与一次设备相关的功能，完成实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。4）网络设备包括交换机、光/电转换器、接口设备和网络连接线、电缆、光缆及网络安全设备等。以上设备构建全站分层分布式高速工业级以太网。
5.系统继电保护配置
5.1保护。本变电站为终端负荷站，由220kV五洲变电站110kV出线配置线路保护，110kV变电站进线不配置线路保护，不设重合闸。110kV母线的保护靠进线和桥CT取差在变压器保护中实现。选用保护、测控、计量、录波一体化装置，就地安装于开关柜内。保护装置采用以太网接口接入站内计算机监控系统，通信规约采用DL/T860。
5.2主变压器保护。主变压器电量保护采用主、后备保护分开单套配置，主变各侧及本体独立配置测控装置，保护与测控各组1面柜安装于二次设备室内。主变非电量保护功能由主变本体智能终端实现，非电量保护采用就地直接电缆跳闸，非电量保护信息通过本体智能终端上传。1）主变电量保护配置：纵联差动保护作为主保护；后备保护包括：在高压侧装设复合电压闭锁过流保护，在低压侧装设电流速断和复合电压闭锁过流保护，高压侧装设零序电流保护，高侧中性点装设间隙零序电流保护和零序电压保护，变压器各侧装设过负荷保护（延时动作于信号）。2）主变非电量保护配置：包括重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、油位、油温过高等保护。其中重瓦斯、油温过高等跳主变各侧断路器并发信，其它信号动作发告警信号。
6.交直流一体化电源系统接线
全站直流、交流、通信电源、交流不间断电源等系统采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据通过一体化监控单元展示并接入自动化系统。
6.1直流系统。直流系统额定电压采用220V。直流系统装设1组阀控式密封铅酸蓄电池：蓄电池数量为104只，容量为300Ah。直流系统采用高频开关充电装置，配置8块10A充电模块。
6.2交流不间断电源系统。本变电站配置1套220V交流不间断电源系统（UPS），两台容量各为5kVA逆变电源装置，并机运行。逆变电源正常由站用交流供电，交流消失时自动切换至变电站直流供电。
6.3交流系统。交流系统设置2台站用变压器，高压侧经开关柜接入10kVⅠ、Ⅱ段母线；低压侧经进线开关分接于380/220VⅠ、Ⅱ段母线，采用三相四线制中性点直接接地系统，单母线分段接线形式。正常运行时，分段开关断开，二段母线分列运行。任一台站用变压器故障、退出或检修时，可合上分段开关，此时一台站用变压器带全部站用负荷。
6.4站用通信电源。通信电源配置两套DC/DC转换装置，分别引自直流系统不同母线段，每套容量为48V/60A。每段-48V直流母线接一套DC/DC装置，每套DC/DC装置按N+1考虑备份模块。
6.5一体化电源监控部分。一体化监控装置通过总线方式与各子电源监控单元通信，各子电源监控单元与成套装置中各监控模块通信，一体化监控装置以DL/T860标准协议接入变电站自动化系统，实现对一体化电源系统的数据采集和集中管理。监控装置具有监视交流电源进线开关、交流电源母联开关、直流电源交流进线开关、充电装置输出开关、蓄电池组输出保护电器、直流母联开关、交流不间断电源输入开关、通信用直流变换电源输入开关状态及站用交流电源、直流电源、蓄电池组、交流不间断电源（UPS）、通信用直流变换电源（DC/DC）等设备的运行参数的功能；具有控制交流电源切换、充电装置充电方式转换及上述所列开关投切等的功能。
7.二次设备室屏位布置
变电站二次设备柜体结构、外型及颜色均统一采用国网标准柜体。站控层设备组柜集中布置于二次设备室。间隔层设备采用集中布置和分散布置结合的方式。本期二次设备室内共组柜30面，备用2面。
8.系统通信组织
本工程新建110kV站将通过的主要通道。
9.站内通信系统
110kV变电站不设调度交换机，调度及行政电话通过PCM设备接入至地调的调度交换机及行政交换机。本期地调新上1套PCM接入设备，安装于原有PCM机柜中。站新上光传输设备1面屏，PCM接入设备1面屏，综合配线柜1面屏，PTN数据承载设备1面屏，共4面屏。本站不设专用通信机房，所有设备安装在二次设备室。防雷保护全站采用独立避雷针及布置在主建筑物屋顶的避雷带联合进行防直击雷保护。站内对角布置2只独立避雷针，高度为30m，被保护设备的高度为12米。110kV变电站站址依据国土部门要求并与当地城街办规划相协调，利用就近的生活、交通、给排水、防洪等设施，统筹建设规划以及进站道路及引接、交通、各级电压线路出线方向、进出线条件、站区供水方式、站外给水管道引接点及管道路径和距离、站区排水的接纳地点及管线走向和距离、总平面布局、环境保护、分期征地和分期建设等方面的规划，确定站区布置格局和站区定位；同时考虑尽量靠近规划道路以缩短进站道路长度，确定站区定位。
10.结语
国民经济的不断发展使得社会对电力的依赖程度越来越高，有限的资源使得人们对提高电力能源利用率的要求越来越高。电力能源的合理规划、布局必须以总图设计为基础，而电力变电站总图设计是其最基本的组成部分。
参考文献：
[1]刘振亚主编.国家电网公司110～500kV变电站通用设备典型规范[M].中国电力出版社，2011（10）.
[2]李林.智慧城市建设思路与规划[M].东南大学出版社，2012（10）.
关键词：总图设计；变电站；主接线
引言
电力变电站总图设计是针对基地内建设项目标总体设计，根据建设项目标使用功效要求和规划设计条件，在基地内外的现场条件和有关法规、规范的基础上，人为地组织与部署场地中各构成要素之间关系的运动。现以110kV变电站为例探讨电气总图设计。
1.本地电网地理接线示意
描述电网的布局、规划及站在电网中的相对位置、供电方式、进出线路径等。
2.电气主接线
本期规模：安装2台50MVA双绕组有载调压变压器，电压等级为110/10kV；110kV出线2回，主接线采用内桥接线方式；10kV出线24回，主接线采用单母线分段接线；站内规划安装无功补偿电容器2×（3.6+4.8）Mvar，串联5%电抗器，电抗器按调容分组配置。安装2套接地補偿装置。变电站采用半户内布置，按照智能变电站设计；采用光缆通讯方式。
3.短路电流计算及主要电气设备选择
3.1短路电流计算。根据系统规划，远景2020年最大运行方式下，计算得出各级电压母线上的三相及单相短路容量、短路电流、冲击电流值。
3.2主要电气设备的选择。1）主变压器：低损耗、三相油浸式双绕组有载调压自冷式，容量：50/50MVA，额定电压：110±8×1.25%/10.5kV，接线组别：YNd11，阻抗电压：Uk%=17，中性点套管CT：200/5A10P/10P10VA，户外布置。2）110kV电气设备：选用SF6封闭式组合电器，断路器额定电流为2000A，额定开断电流为40kA，三相共箱。3）10kV电气设备：选用铠装移开式户内交流金属封闭开关柜，柜中断路器选用真空断路器，主变压器和分段回路额定电流为3150A，开断电流为31.5kA；10kV出线回路额定电流为1250A，开断电流为31.5kA；配干式电流互感器、干式电压互感器、交流无间隙金属氧化物避雷器。
4.变电站自动化系统方案
变电站自动化系统在功能上由站控层、间隔层、过程层以及网络设备构成。1）站控层设备包括监控主机、数据服务器、综合应用服务器、网络打印机、远动通信装置等设备构成。2）间隔层由保护、测控、计量、网络记录分析装置等若干个二次子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，能独立完成间隔层设备的就地监控功能。3）过程层是由合并单元、智能终端等构成，完成与一次设备相关的功能，完成实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。4）网络设备包括交换机、光/电转换器、接口设备和网络连接线、电缆、光缆及网络安全设备等。以上设备构建全站分层分布式高速工业级以太网。
5.系统继电保护配置
5.1保护。本变电站为终端负荷站，由220kV五洲变电站110kV出线配置线路保护，110kV变电站进线不配置线路保护，不设重合闸。110kV母线的保护靠进线和桥CT取差在变压器保护中实现。选用保护、测控、计量、录波一体化装置，就地安装于开关柜内。保护装置采用以太网接口接入站内计算机监控系统，通信规约采用DL/T860。
5.2主变压器保护。主变压器电量保护采用主、后备保护分开单套配置，主变各侧及本体独立配置测控装置，保护与测控各组1面柜安装于二次设备室内。主变非电量保护功能由主变本体智能终端实现，非电量保护采用就地直接电缆跳闸，非电量保护信息通过本体智能终端上传。1）主变电量保护配置：纵联差动保护作为主保护；后备保护包括：在高压侧装设复合电压闭锁过流保护，在低压侧装设电流速断和复合电压闭锁过流保护，高压侧装设零序电流保护，高侧中性点装设间隙零序电流保护和零序电压保护，变压器各侧装设过负荷保护（延时动作于信号）。2）主变非电量保护配置：包括重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、油位、油温过高等保护。其中重瓦斯、油温过高等跳主变各侧断路器并发信，其它信号动作发告警信号。
6.交直流一体化电源系统接线
全站直流、交流、通信电源、交流不间断电源等系统采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据通过一体化监控单元展示并接入自动化系统。
6.1直流系统。直流系统额定电压采用220V。直流系统装设1组阀控式密封铅酸蓄电池：蓄电池数量为104只，容量为300Ah。直流系统采用高频开关充电装置，配置8块10A充电模块。
6.2交流不间断电源系统。本变电站配置1套220V交流不间断电源系统（UPS），两台容量各为5kVA逆变电源装置，并机运行。逆变电源正常由站用交流供电，交流消失时自动切换至变电站直流供电。
6.3交流系统。交流系统设置2台站用变压器，高压侧经开关柜接入10kVⅠ、Ⅱ段母线；低压侧经进线开关分接于380/220VⅠ、Ⅱ段母线，采用三相四线制中性点直接接地系统，单母线分段接线形式。正常运行时，分段开关断开，二段母线分列运行。任一台站用变压器故障、退出或检修时，可合上分段开关，此时一台站用变压器带全部站用负荷。
6.4站用通信电源。通信电源配置两套DC/DC转换装置，分别引自直流系统不同母线段，每套容量为48V/60A。每段-48V直流母线接一套DC/DC装置，每套DC/DC装置按N+1考虑备份模块。
6.5一体化电源监控部分。一体化监控装置通过总线方式与各子电源监控单元通信，各子电源监控单元与成套装置中各监控模块通信，一体化监控装置以DL/T860标准协议接入变电站自动化系统，实现对一体化电源系统的数据采集和集中管理。监控装置具有监视交流电源进线开关、交流电源母联开关、直流电源交流进线开关、充电装置输出开关、蓄电池组输出保护电器、直流母联开关、交流不间断电源输入开关、通信用直流变换电源输入开关状态及站用交流电源、直流电源、蓄电池组、交流不间断电源（UPS）、通信用直流变换电源（DC/DC）等设备的运行参数的功能；具有控制交流电源切换、充电装置充电方式转换及上述所列开关投切等的功能。
7.二次设备室屏位布置
变电站二次设备柜体结构、外型及颜色均统一采用国网标准柜体。站控层设备组柜集中布置于二次设备室。间隔层设备采用集中布置和分散布置结合的方式。本期二次设备室内共组柜30面，备用2面。
8.系统通信组织
本工程新建110kV站将通过的主要通道。
9.站内通信系统
110kV变电站不设调度交换机，调度及行政电话通过PCM设备接入至地调的调度交换机及行政交换机。本期地调新上1套PCM接入设备，安装于原有PCM机柜中。站新上光传输设备1面屏，PCM接入设备1面屏，综合配线柜1面屏，PTN数据承载设备1面屏，共4面屏。本站不设专用通信机房，所有设备安装在二次设备室。防雷保护全站采用独立避雷针及布置在主建筑物屋顶的避雷带联合进行防直击雷保护。站内对角布置2只独立避雷针，高度为30m，被保护设备的高度为12米。110kV变电站站址依据国土部门要求并与当地城街办规划相协调，利用就近的生活、交通、给排水、防洪等设施，统筹建设规划以及进站道路及引接、交通、各级电压线路出线方向、进出线条件、站区供水方式、站外给水管道引接点及管道路径和距离、站区排水的接纳地点及管线走向和距离、总平面布局、环境保护、分期征地和分期建设等方面的规划，确定站区布置格局和站区定位；同时考虑尽量靠近规划道路以缩短进站道路长度，确定站区定位。
10.结语
国民经济的不断发展使得社会对电力的依赖程度越来越高，有限的资源使得人们对提高电力能源利用率的要求越来越高。电力能源的合理规划、布局必须以总图设计为基础，而电力变电站总图设计是其最基本的组成部分。
参考文献：
[1]刘振亚主编.国家电网公司110～500kV变电站通用设备典型规范[M].中国电力出版社，2011（10）.
[2]李林.智慧城市建设思路与规划[M].东南大学出版社，2012（10）.