220/20kV变电站方案设计研究

摘要：本文详细阐述了某一变电站设计方案。结合新时代要求，采用新技术及标准化、节能设计原则对220/20kV变电站设计展开工程设想。从电气主接线及主要电气设备选择、变电站自动化系统、电气总平面布置三个方面进行分析。

关键词：变电站、方案设计、研究

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

随着经济社会的快速发展，发达地区用电负荷和用电量的急剧增长，10kV配电系统容量小、布点密、通道多、损耗大的现状与经济快速发展、土地资源有限之间的矛盾日益突出。在此种新形势下，提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源的技术改造思路应运而生。本文以一变电站设计方案为例，开展220kV/20kV变电站方案设计研究。

2.220/20kV变电站方案设计原则

2.1采用新技术及标准化情况

（1）主变压器采用三相二卷有载调压电力变压器。

（2）照明设备采用高光效的新型节能灯具。

（3）提高建筑物保温隔热效果，屋面选用密度较小，导热系数较高的保温材料，既避免屋面重量、厚度过大，又易于保温节能。

2.2 节能设计原则及主要思想

合理设计接入系统方案，提高供电经济性与可靠性；合理选择主变容量与导线截面，满足负荷与电力输送要求；合理配置无功补偿，减少电网电能损耗。

电气设备在相同电气参数的条件下，优先选择低损耗的产品，以达到节能降耗的目的。

总平面科学合理的设备布置以减少变电站占地面积；建筑物采用联合建筑，其朝向、门窗、屋面等的设置应满足节能要求。

3. 变电站工程设计

3.1电气主接线及主要电气设备选择

3.1.1电气主接线

（1）220kV接线

220kV接线采用双母线接线，4回电缆出线，设专用母联断路器。

（2）20kV接线

20kV接线采用单母线三分段四段母线接线，每段母线之间设置联络断路器。#1、#2站用变分别接在1、3段母线上；#1~#4主变20kV侧母线各设置3×10Mvar无功补偿电容器组、各装设一套低电阻接地变接地装置。

（3）站用电接线

为保证站用电的供电可靠性，设两台站用变压器，分别接入20kV 1段和20kV 3段母线。每台变压器容量按400kVA考虑。站用电电压为380/220V，采用单母线分段接线，两段母线间设联络开关，形成互为备用。正常运行时两段母线上的负荷分别由两台站用变供电，联络开关断开运行，各级配电装置室设有动力箱，电源接自380/220V母线，实现就地供电。

（4）中性点接地方式

220kV系统为有效接地系统，主变压器220kV中性点经隔离开关接地。20kV侧中性点为低电阻接地系统，每台主变20kV侧各装设一套低电阻接地变接地装置，并装设小电流选线装置。380/220V站用电系统采用中性点直接接地方式。

（5）隔直装置

为防止直流输电系统的直流电流经主变中性点流入变压器，造成变压器直流偏磁问题，本站加装隔直装置，每两台主变共用一套。

3.1.2电气设备选择

电气设备的选择按系统规划要求，并考虑一定的发展空间。短路电流计算水平年为2020年，220kV母线三相短路电流水平按50kA考虑，20kV母线三相短路电流水平按31.5kA考虑。主要电气设备选择如下：

（1）主变压器

主变压器采用三相双卷自然油自冷有载调压变压器。

型号：SZ-100000/220

电压比：220±8×1.25%/21kV

连接组别：YN，d11

阻抗电压：Ud=14.5%

（2）220kV配电装置采用户内GIS设备，电气一次主要设备参数选择如下：

额定电压 252kV

主母线额定电流 3150A

主变进线间隔，出线间隔，母联间隔额定电流 2500A

主变进线间隔电流互感器

600-1200/1A，5P30/5P30/5P30/5P30/5P30/5P30/0.5S/0.2S

出线间隔电流互感器

1200-2400/1A，5P40/5P40/5P40/5P40/5P40/5P40/0.5S/0.2S

母联间隔电流互感器

1200-2400/1A，5P30/5P30/5P30/5P30/5P30/0.5S

母线电压互感器

220/√3:0.1/√3:0.1/√3:0.1/√3:0.1kV，0.2/0.5/3P/3P

出线电压互感器(A相)

220/√3:0.1/√3:0.1kV，0.5/3P

氧化锌避雷器 204/532

（3）20kV设备

20kV配电装置拟采用户内金属铠装移开式开关柜。主变进线及分段断路器额定电流4000A，额定开断电流31.5kA，馈线断路器额定电流1250A，额定开断电流31.5kA。

20kV无功补偿装置拟采用户内框架式并联电容器组TBB20-10020/334-BL，电容器每组容量为10Mvar，串联电抗器为干式铁芯电抗器CKSG-500/20-5%。

（4）接地装置及站用电系统

接地变压器采用干式DKSC-630/21，接地电阻25Ω。

站用变压器采用干式SCB11-400/21，D，yn11，Ud=4%。

380/220V智能站用低压配电屏进线采用空气断路器及ATS智能开关，出线回路采用插拔式空气开关，单相出线回路采用微型断路器。

3.2 变电站自动化系统

变电站自动化设计，全站设一套监控系统，采用IEC61850规约。监控系统采用分层分布式结构，以间隔为单位，按对象设计。站内自动化系统应包含远动工作站、保护故障信息系统、微机五防系统。站内自动化系统能与电力调度数据网连接，能按要求实现站内调度自动化、保护、管理等多种信息的远程传送。

断路器控制分成以下四种情况：远方(集控站/调度中心)控制、变电站自动化系统后台控制、继电器室（测控屏）控制、就地（配电装置）控制，电动隔离开关控制分成以下三种情况：远方(集控站/调度中心) 控制、变电站自动化系统后台控制、就地（配电装置）控制。

变电站自动化系统五防功能按照与变电站自动化系统一体化配置，由站控层防误和间隔层防误两层构成，站控层防误包括防误闭锁软件系统、电脑钥匙及锁具，间隔层防误是由测控装置的软件逻辑闭锁来完成。现场布线式单元电气闭锁也作为整个变电站五防的组成部分，与变电站自动化系统五防子系统相互配合，共同完成刀闸闭锁。而20kV开关柜除配置完善的微机五防装置实现五防功能外，还设置20kV接地柜与主变进线柜、母线分段柜之间的电气闭锁回路

3.3电气总平面布置

本方案变电站220kV配电装置、20kV高压开关柜布置在屋内，主变压器布置在屋外。

配电装置楼主体四层。地下层为电缆夹层；一层为20kV高压配电室、接地变室、蓄电池室及通信机房等；二层为电容器室；三层为220kV GIS室、继保室等；主变压器与配电装置楼主体相连，主变用防火墙分隔；220kV主变进线采用软导线连接，220kV出线采用电缆出线；20kV主变进线采用绝缘铜管母线，20kV出线采用电缆出线。变电站站址占地面积为48.0m×98.0m。

综上所述，220kV变电站的设计工程复杂，只有结合新时代的要求，追求环保和节能，合理的利用资源才能设计出更加完善的方案。

4.结束语

广东20kV供电电网如广州中新知识城、深圳光明新区、珠海横琴新区等目前正处于快速发展的起步阶段，未来电网建设用地矛盾将会日益突出，传统电网建设方式难以适应这些新区远期负荷发展的需要，优化调整电压层级将有助于解决高压变电站过于密集、高压线路走廊占地面积大和中压配电网馈线回数过多的问题，优化电网电压层级、加紧落实220kV/20kV变电站的布点恰逢其时。通过对220/20kV变电站设计的研究，逐步形成较成熟的设计标准和原则，便于今后类似工程进行借鉴，提高工作效率。