Ｉ电力建设 探讨２２０ｋＶ枢纽变电站电气设计 范群 （贵州省电力设计研究院，贵州贵阳５５０００１） 摘要：枢纽变电站作为连接发电厂和使用者之间的纽带，具备变换及分配电能等等一系列的功能。我国经济不断发展，这就要求变电 站的设计应该达到经济科学，技术先进，安全稳定的设计目标，保证社会正常的生产和生活。２２０ｋＶ枢纽变电站电气设计是一项系统性 的工作，包括了电气主接线设计，电气设备选择以及防雷措施等等重要内容，其中电气主接线的设计，电气设备的选择与供电的稳定 性，电网工作的灵活性密切相关，因此，必须要对设计方案进行全面的分析，以保证供电的良好质量。结合了具体的实际案例，对２２０ｋＶ 枢纽变电站电气主接线的设计以及电气设备的选择进行了详细的论述，并提出具体的防雷措施。 关键词：２２０ｋＶ枢纽变电站；电气设计；电气主接线：探讨 ’１引言 变电站的设计方案在满足正常供电和维护需求的同时，还 应该便于以后的工程建设。并且，设计方案不仅仅要考虑到电 力系统工作的稳定性，灵活性，还应当考虑到用地的范围，电能 的损耗等等，以达到节约资金，节约能源的建设目标。 当其电阻大于电抗１／３时才需计入电阻，通常仅计电抗而忽略 电阻。 （３）短路电流计算公式或计算图表，以三相短路为计算条 件，由于单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电 流．通常可以分断三相短路电流的电器，一定可以分断单相短路 电流或二相短路电流。 ２工程概况 本文设计的变电站是以某２２０ｋＶ大型变电所为例，其连接 着２２０ｋＶ与１１０ｋＶ两个电力系统，负责区域内的供电，是一座 枢纽变电站，需要安装两台１２０ＭＶＡ的主变压器，其电压等级 分别为２２０ｋＶ、１ １０ｋＶ、１０ｋＶ三个电压等级，容量比为１００／１００／ ５０，一次设计，两期完成。 根据原始资料数据，安装两台２２０／１ １０／１０ｋＶ，１２０ＭＶＡ的主 变压器，容量比为１００／１００／５０等要求，查表选取ＳＦＰＳＺ７—１２００／ ２２０型变压器，阻抗电压（Ｕ ％）： 高中１２．１，高低２１．６，中低８．４，额定容量Ｓｏ＝１２０ＭＶＡ，确定 了基准容量Ｓ （ＭＶＡ），基准电压Ｕ （ｋＶ），基准电流Ｉ，（ｋＡ）与基 准电抗Ｘ（ＩＤ亦可确定。 ３ ２２０ｋＶ电气主接线设计 本次设计２２０ｋＶ出线回路数最终５回，本期２回，其中线 路（一）、（二）的最大输送容量为２５００００ｋＶＡ，其余３回线路每 回的最大输送容量为１８００００ｋＶＡ。该设计单元中，首先从候选 ５变电站防雷保护 为了避免变电站受到雷击，而引起大范围的停电情况，变 电站的防雷保护措施必须相当的严密，这样才能够保证电力系 统的正常运作，才能够保证正常的社会生产和人民生活。 变电站要避免的雷击为下行雷，通常为以下两种形式：① 为雷直击于变电站的电气设备上；②架空线路感应雷过电压和 直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。所以，必须要 采取有效措施，避免直击雷和雷电波对变电站进线及变压器造 成破坏。 方案中选出三种相对合理的方案，分别为：①单母线分段兼旁 路断路器接线；②双母线带旁路接线；③一台半断路器接线。综 合分析三种设计方案的利弊，见表１，经过分析和对比，发现方 案①能够节约资金，方案②③相对稳定和灵活，根据工程实际 建设的需求，方案②更加适合。 ４变电所短路电流的计算 当供电网出现短路状况，就将引起非常强的短路电流，这 将造成电器设备因温度过高而受损，或因电动力影响而受损， 并且将造成供电网中的电压大幅度下降，使电气设备不能正常 ５．１抵御直击雷的防护措施 抵御直击雷，保护电气设备的重要手段是安装避雷针。避 雷针是保护建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它把雷电吸引 运行，影响供电的稳定性。所以，设计时必须要计算短路电流， 以避免短路所造成的影响。要正确选用电气设备以及元部件， 应该以下列几项条件为基础： （１）计算阻抗比系统阻抗要大得多。 （２）当计算高压电器中的短路电流时，仅要考虑发电机、变 压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有 到自己的身上，安全导入地中，来保护附近绝缘水平比它低的 设备。 ５．２抵御侵入波的防护措施 抵御侵入波的重要手段是在进线上安装阀型避雷器。阀型 避雷器的基本元件是火花间隙和非线性电阻。现今，Ｆｓ系列阀 （下转第２页） 表ｌ三种相对合理的方案优点对比 方案项目 可靠性 灵活性 经济性 ①设备较少，投资小，维修费用少。 ②分段断路器兼做旁路断路器接线，节省 投资。 ⑧占地面积较小，电能损耗少。 ① ①设备少，线路简单清晰，设备本身出现故障机率小。 ②检修母线时，会导致一半容量停运，供电可靠性较低。 ①运行方式简单，灵活性差。 ②扩建时需向两个方向均衡扩展。［口 ①可靠性高。检修母线或设备故障检修，均不导致出线停电。 ②一组母线故障后，能迅速恢复供电且检修任一回路的母线 ①各电源和各回路负荷分配灵活，能灵活的适应系 ①设备较多，投资大，维修费用高。 ② 隔离开关，只对该回路断电。 统各种运行方式的调度。 ②增设了一台专用旁路断路器，增加了投 ⑧专用旁路断路器，检修期间不需增加隔离开关的倒闸操作， ②易于扩建和实现自动化。 资的成本和配电装置的占地面积。 可靠性高。 ①可靠性焉，即使母线发生故障，也是跳开与此母线相连的所 ①操作检修方便，对任何断路器检修时都可不停电。 ①设备（尤其是断路器和隔离开关）增多， ③ 有断路器，任何回路均不停电。 ②二次接线和继电保护配置复杂。 投资成本高，维修费用高。 ②隔离开关不作操作电器，误操作机率减少。 ③调度灵和，操作方便。 ②占地面积大，电能损耗大。 ３８广东科技２０１３．３．第６期 管理科学 素养、卓越的领导才能、独特的人格魅力、坚韧的拼搏毅力、强 大的团队凝聚力和广泛的社会影响力等优良素质’ 。地方高校 应精心培育一批这样的战略型科学家，他们不仅能在本领域取 得卓越的成就，熟谙科学研究规律，而且能够跨领域整合科技 资源，懂得市场规律，协调各方，总揽全局，突破传统的“点式” 和“链式”创新模式，推动多元主体协同创新发展。 新资源，积极探索构建适合自身发展的协同创新模式。地方高 校应积极参与相对独立、集人才培养和解决区域重大问题为一 体的协同创新中心，主要包括四种类型：①面向科学前沿和社 会发展的重大问题，实现高校之间以及地方高校与其他科研院 所之间的协同创新；②面向行业产业的核心问题，实现地方高 ３－３推动体制机制改革 以体制机制改革引领协同创新，以协同创新引领高等学校 创新能力的全面提升，推动高等教育科学发展，这是协同创新 的重要指导思想。地方高校应该利用协同创新这个契机，充分 发挥优势，积极联合校内外创新力量，建立联合共享机制，构建 区域需求融入机制，以政产学研聚合为内动力，以资源共建共 享为外驱动力，加强地方高校体制机制改革，推动地方高校与 其他创新主体共同探索，形成多元、开放、动态的组织运行模 式。 校与企业融合的协同创新；③面向区域经济发展需求，实现地 方高校与区域经济融合的协同创新；④面向区域文化建设的需 要和地方高校自身情况，实现与地方政府融合的协同创新。地 方高校结合自身的学科优势，可以选择不同的协同创新模式， 重点展开建设。 ４小结 地方高校应结合国家战略和地方战略需求，兼顾自身发展 的战略需求，全方位参与协同创新，在协同创新中形成“人才培 养、科学研究、服务经济社会发展、文化传承创新”良性互动的 发展格局，促进地方高校繁荣发展，切实提升创新能力。 ３．４营造有利于协同创新的外部环境 ①必须树立以需求为导向的观念 充分发挥地方高校的优 势，积极与地方重点企业围绕区域经济、社会、文化发展构建多 学科交叉平台，建立区域经济发展和文化传承创新的新模式， 参考文献： Ｉｆ］张水潮．地方高校协同创新系统及其旋进策略分析［Ｊ］．河南师范大 学学报（哲学社会科学版），２０１２（６）：２３１－－２３５． 把区域经济发展需求纳入到科研课题的宏观视野，在本区域乃 ［２］唐阳．关于高校开展协同创新的思考啪．中国高校科技，２０１２（７）： １４～ｌ６． 至全社会配置资源。②要树立合作观念。合作是实现协同创新 的基础。目前，地方高校教师大多习惯传统的隔离式研究方式， 单独挖“井”。协同创新需要加强沟通和合作，打通众多孤立的 “井”，推动“井”文化向“海”文化转变。地方高校应广泛采纳有 协同意愿的优势力量，建立强结合的协同创新中心。 ［３］李道先，罗昆．协同创新视角下地方高校产学研合作的实现途径［Ｊ］． 高校教育管理，２０１２（６）：２０～２３． ［４］蔡秀萍．揭秘领军人才素质［Ｉ］．中国人才，２００７（４）：８－９． ３．５构建协同创新模式 地方高校应积极发挥多学科、多功能的优势，有效整合创 作者简介：刘晓艳，女，内蒙古赤峰人，硕士研究生，主要研究方 向为科技管理。 （上接第３８页） 型避雷器是火花间隙和非线性电阻，可以保护小容量的配电装 置。ＦＺ系列阀型避雷器，可以保护中等及大容量变电站的电气 设备。 布置时要全面考虑电气安全距离、管母的弯曲半径、各设备的 支架位置和高度等，稍有疏忽，就会导致电气安全距离无法满 足或者设备无法安装。另外，由于主变室布置在一层，下方无电 缆夹层，因此主变２２０ｋＶ、１１０ｋＶ电缆敷设时要设置电缆隧道， 电缆隧道的尺寸要能满足电缆弯曲半径。 ５．３变电站进线防护 变电站进线防护的重要手段是在近变电站的进线上加装 避雷线，这样可以限制流经避雷器的雷电电流幅值。 ６．３电气专业与土建专业的配合 变电站设计时，电气专业与土建专业要密切配合，土建专 业在布置主梁、次梁时，要避让电缆孔洞。电气专业在校验设备 安全距离时，要知道土建所有的梁柱位置及大小，如果考虑不 周，就难免会出问题。设备尺寸和重量也是需要电气、土建２个 专业共同重点关注的问题，土建专业要根据设备尺寸设计房间 大小、高度及确定运输大门规格，根据设备重量将其换算为土 建结构计算所需要的荷载，进行结构计算等。因此电气专业在 和厂家确认图纸前，需先和土建专业沟通，保证土建设计能满 足厂家设备安装要求。 ６变电站设计的注意事项 ６．１总体规划 在设计２２０ｋＶ变电站方案时，要统筹考虑。一般ＧＩＳ配电 装置宜面对出线走廊方向进行布置。主变宣布置在远离居民的 侧，减少噪音和电磁噪声。一般由其他专业配合电气一次专 一业布置电气总平面和综合楼各层电气平面，方案的布置要综合 考虑各电压等级出线回路数、出线方式及方向、变电站面积大 小、规划要点中对综合楼的高度要求、建筑物的退让要求，还要 考虑主变压器、各电压等级配电装置、无功补偿装置、限流电抗 ７结束语 枢纽变电站电气设计是一项系统性的工作，每一个环节都 应该结合多方面的因素，进行全面分析，以保证供电质量。 参考文献： ［１］高攀．刍议电力系统２２０ｋＶ变电站工程建设［Ｊ］．中国新技术新产品， ２０１０（１３）：１０—１ １． 器室．、二次设备室、蓄电池室、消防室、门卫室等房间的合理布 置，电缆层内要考虑各级电压电缆的敷设路径，户外部分要考 虑消防运输道路、消防水泵房、消防水池、事故油池、化粪池、出 线电缆沟的位置。变电站设计要贯彻“全过程和全寿命周期最 优化设计”理念，合理控制工程造价，提高变电站建设的效益。 同时布置方案要力求合理，为运行维护提供方便。 ６．２主变压器室的布置 主变室内设备众多，特别是变压器中低压侧，有１１０ｋＶ电 缆终端、１０ｋＶ全绝缘管母、主变与散热器之间的连接油管等， ２ 广东科技２０１３．３．第６期 ［２］高虹霞，史文杰．２２Ｏｋｖ双母线接线倒母线操作解析［Ｊ］．华章，２０１ １ （２３）：２０ ２１． ｒ３３刘艳军．浅析２２０ｋｖ双母线接线倒母线操作［Ｊ］．今日科苑，２００９（１５）： １５～１６．