变电所二次部分设计论述

宋旭

【摘 要】变电所在我们日常生活中占据着极其重要的地位，其相关设备的设计应该引起各界人士的广泛关注和重视。本文通过论述变电站二次设备部分设计以及相关所注意的问题，了解了变电站的二次设备在设计时应该注意的问题以及如何设计，为我国电网的建设提供一定的理论依据。

【关键词】变电所；电气设备；继电保护；配电装置

1.电气主接线的选择

1.1 电气主接线的要求

1.1.1可靠性

主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。

1.1.2灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

1.1.3经济性

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1. 投资省；2. 占地面积小；3. 电能损失少。

1.2 主变压器台数的确定

为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。

1.3 变电所主接线的确定

1.3.1 500KV电压等级接线方式的确定

根据500KV变电所设计技术规定，500KV变电站可采用一个半断路器，一台半（3/2）断路器接线，可靠性更高，更适应于500KV重要变电所的要求。优点：操作灵活，处理事故迅速，检修断路器不需旁带。缺点：母线故障，接线内潮流变化大。

1.3.2 220KV电压等级主接线方式确定

由于该变电所是重要变电所，所以对运行的可靠性和操作的灵活性要求特别高。220KV电压等级的电气主接线可采用以下双母线带旁路接线方式。优点：由于设置旁路母线，允许因断路器检修而长期停电，而不影响与其相连回路的运行，提高了供电可靠性。缺点：带有专用旁路断路器的接线，多装了价高的隔离开关和断路器，增加了投资。

1.3.3 35KV电压等级主接线方式确定

对于35KV电压等级其主接线可以考虑采用双母接线和双母分段接线两种方式。虽然双母分段接线方式的灵活性和可靠性较双母接线更高，但增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大。综合高中压接线方式的选择，为了减少投资，所以对于35KV电压等级采用双母接线即可满足要求。

2.主要电气设备的选择

2.1 一般原则

（1） 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）选择导体时应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；（6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。

2.2 按正常工作条件选择电气设备

①额定电压 在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件来选择，即

② 额定电流应不小于该回路的最大持续工作电流，即

由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的（为电器额定电流）。

③按当地环境条件校核 当周围环境温度和导体额定环境温度不等时，其长期允许电流可按下式

其中K为修正系数，—导体或电气设备正常发热允许最高温度，我国目前生产的电气设备的额定环境温度Q。= 40℃，裸导体的额定环境温度为+25℃。

2.2.1 断路器的选择

2.2.1.1 断路器种类和型式的选择

高压中一般采用SF6断路器。

2.2.1.2 额定电压和电流选择

，

式中 、—分别为电气设备和电网的额定电压，kV；—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A。

2.2.3电流互感器及其选择

① 种类和型式的选择

选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。

② 一次回路额定电压和电流的选择

一次回路额定电压和电流的选择应满足：

，

2.2.4电压互感器及其选择

①种类和型式的选择

在500KV配电装置中，配置有双套主保护，并考虑到后备保护、自动装置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组。

② 一次额定电压和二次额定电压的选择

110KV及以上的互感器可靠性较高，电压互感器只经隔离开关与电网连接。三台单相三绕组电压互感器，广泛用于各电压等级系统。其二次绕组用于测量相见电压或相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入中性点不接地电网的绝缘监视仪表、继电器使用，或供中性点直接接地系统的接地保护用。

③容量和准确级的选择

根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和容量。

3.主变压器继电保护方案

3.1 变压器纵差动保护

电流纵差动保护不但能够正确区分区内外的故障，而且不需要与其它元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点，因而被广泛地用于变压器的主保护。

3.2 三绕组变压器相间短路后备保护

三绕组变压器一侧断路器跳闸后，另外两侧还能够继续运行，需要在变压器的三侧都装设过电流保护。

3.3 两台变压器并联运行时的接地后备保护

全绝缘变压器在所连接的系统发生单相接地故障的同时又变为中性点不接地时，绝缘不会受到威胁，但此时产生的零序过电压会危及其他电力设备的绝缘，需装设零序电压保护将变压器切除。

3.4 变压器保护配置原则

3.4.1瓦斯保护

瓦斯保护的主要元件是气体继电器，它安装在油枕之间的连接管道上。

3.4.2纵差动保护

对于容量为6300KV·A及以上的变压器，以及发电厂常用变压器和并列运行的变压器，10000KV·A及以上的发电厂厂用变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。

3.4.3外部相间短路和接地短路时的后备保护

3.4.4过负荷保护

变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。对于400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据过负荷情况，装设过负荷保护。过负荷电流接于一相电流上，并延时作用于信号。

3.4.5过励磁保护

对频率减低和电压升高而引起过励磁时，励磁电流急剧增加，铁芯及外部金属构件损耗增加，引起高温。长时间或多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化。

高压侧电压在500KV及以上的变压器，应装设过励磁保护。

3.5 变压器主保护方案确定

依据以上的知识和相关原则要求确定该变电所变压器继电保护方案如下：

3.5.1变压器主保护方案

选择纵差动保护及瓦斯保护作为变压器的主保护。

3.5.2变压器后备保护方案

① 将过电流保护作为变压器的相间短路后备保护；②将零序电压保护作为两台主变压器的并列运行时的接地保护。③ 同时要加装过负荷保护和过励磁保护以确保发生各类事故时，保护能迅速检测并动作。

4.高压侧配电装置

4.1对配电装置的基本要求

配电装置还应满足以下要求：保证运行可靠；便于操作、巡视和检修；保证工作人员的安全；力求提高经济性；具有扩建的可能。

4.2 配电装置的最小安全净距

为了满足配电装置运行和检修的需要，各带电设备之间应相隔一定的距离。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对接地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，即A1和A2值。相关值查阅配电装置净距规定。

4.3 配电装置的设计原则及步骤

4.3.1配电装置的设计原则

配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、技术规范及技术规定，并根据电力系统、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠和维护方便。

4.4 屋内配电装置

屋内配电装置的配电原则：① 尽量将电源布置在母线的中部，使母线接线通过最小的电流。② 同一回路的电器和导体应放在同一间隔内，以保障检修和限制故障范围。③ 较重的设备布置在下层，以减轻楼板的负荷并便于安装。④充分利用间隔的位置。⑤设备对应位置便于操作。⑥ 有利于扩建。

4.5 屋外配电装置

屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种。软母线为钢芯铝绞线、软管母线和分裂导线，三相呈水平布置，用宣誓绝缘子悬挂在母线构架上。硬母线常用的有矩形和管型。管型用于110KV及以上的配电装置中。