变电站设计范文

变电站设计篇1

【关键词】110kV变电站；电气设计

1.选择电气主结线方式

变电站电气主接线 是变电站电气设计过程的首要部分，同时也是电力系统的重要环节之一。变电站电气主接线连接着各种高压电器，负责接受和分配高压设备的电能，反映各种设备的相互作用、连接方式和各回路间的相互关系，是变电站电气部分重要组成。变电站电气主接线的性能直接影响着变电站的运行过程的可靠性、灵活性，并对电力输变过程的配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择等方面的作用有决定性的影响。

为了保证变电站供电的可靠性和灵活性，在变电站设计中，往往采用较复杂的主接线。主接线的完善运用虽然保证了供电可靠性，但存在接线方式复杂、运行操作烦琐、检修维护量大、投资大、占地面积多的缺点。因此，在变电站电气设计中应根据负荷性质、变压器负载率、电气设备特点及上级电网强弱等因素来确定变电所主接线方式。一般终端变电所高压侧主接线形式选用线路一变压器组接线和内桥接线。

线路―变压器组接线是最简单主接线方式。高压配电装置只配置2个设备单元，接线简单清晰，占地面积小，送电线路故障时南送电端变电所出线断路器跳闸。当1台主变或一条线路故障退出运行，只需在变电所低压侧作转移负荷操作，就能确保100%负荷正常用电，且不影响相邻变电所的运行。内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式。其高压侧断路器数量较少，线路故障操作简单、方便，系统接线清晰，保护配置整定简单。当送电线路发生故障时，只需断开故障线路的断路器，对其它回路的正常运行不造成影响。因此，对于地方电网中110kV终端变电所，如主变容量不能满足N-l要求，采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性。

2.电流系统设计

2.1短电电流计算

短路就是指截流体相与相之间发生非正常接通的情况。短路时电力系统中最经常发生的故障，危害极大。因此，考虑限制Id值是主接线设计中应重点考虑的问题。对电力系统网络而言，一般采用运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻的短路电流，然后取所有短路电流的平均值，作为运行曲线在某时刻和计算电抗情况下的短路电流值。

2.2设计直流系统

全站设一套直流系统，按双充双馈配置，用于站内一、二次设备、通信及自动化系统的供电。直流系统电压采用220V，选用200Ah蓄电池组，108只，分两组，全所事故停电按2小时考虑。直流系统采用单母线分段接线，设分段开关，每段母线各带一套充电装置和一组蓄电池组，充电装置采用高频开关电源，模块按N+1原则配置，每组充电机选用4块20A模块。蓄电池采用阀控式密封铅酸电池，放置方式采用专用蓄电池室。每套系统设计一套微机型绝缘监测装置和蓄电池容量检测仪，采用混合型供电方式。ll0kV部分采用放射型供电，每一间隔按双回路方式直接从直流馈线屏获取电源。10kV部分则按10kV母线分段情况设置。每一段母线均按双回路配置。

3.配置主要设备

3.1主变压器

从型式上看，变电站主变压器的选择一方面为了尽量减小对周边的噪声污染，偏重于选择噪声水平低的自冷式变压器；另一方面为了节约投资尽量选择以风冷式为主的变电器。主变的调压开关近年来全部国产化，主变储油柜采用金属波纹式储油柜，主变高压侧采用110kV±8 X1.25%调压方式。对于主变35kV侧电压基准值为多少以及是否调压、10kV侧电压基准值为多少存在较大分歧 结合全国各地区的实际情况，笔者认为，中、低压侧采用38.5kV±2×2.5%/10.5kV比较符合现场运行需求，尤其是对于增容改造变电站更为实用。在一台时价300多万元左右的三卷变压器而言，中压侧的均设调压开关，有利于电压质量的提高和满足运行调度的灵活性要求。

3.2断路器

其实一般断路器选用原则：①空开额定工作电压大于等于线路额定电压；②空开额定电流大于等于线路负载电流；③空开电磁脱扣器整定电流大于等于负载最大峰值电流（负载短路时电流值达到脱扣器整定值时，空开瞬时跳闸。一般D型代号的空开出厂时，电磁脱扣器整定电流值为额定电流的8-12倍；④也就是说短路跳闸而电机启动电流是可以避开的。

3.3配电装置

变电站工程中一般由于站址场地狭窄，加之110kV出线规模较大，故110kV配电装置采用三相共箱式结构的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，采用户外中型支持管型母线双列式布置。一组母线配垂直断口单柱隔离开关，另一组母线配双柱水平单断口旋转式隔离开关。此种布置的特点是主变进线、母联、分段及母设间隔与出线间隔以母线对称布置，不单独占用间隔，有效压缩了配电装置的纵向尺寸。GIS的结构为紧凑型三相共箱式，三相导体共面布置，所有开关设备均采用了弹簧/电动操动机构，由1台机构操作，三相联动。由于无需压缩空气供给系统，从而实现了无油化、无气化。

4.设计消弧及过电压保护装置

该装置是能迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来危害的新技术产品，是确保10kV、35kV系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害的有效措施。中性点不接地系统加装本装置后，一旦系统发生单相弧光接地，装置可在30ms之内动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也有效地限制了弧光接地过电压；装置运作后，允许200A的电容电流连续通过2h以上，以便用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路：本装置可将发生在相与相之间的各种过电限制在3.5倍以下。装置为金属铠装封闭开关柜，具有弧光接地过电压保护功能、谐振过电压保护功能、故障信息上传功能和装置本体故障保护等功能。

5.结论

电网中小型110kV变电站的电气设计应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性的前提下尽量优化设计方案，精选设计手段。

【参考文献】

变电站设计篇2

关键词：变电站设计绿色环保分析

中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: in order to be able to develop better and low carbon economy and trends to adapt, to ensure that the construction operation of electric power system to adapt to the development of better and social economy, we need to introduce the green environmental protection in the process of substation design of philosophy. Practice results also confirmed that: in the process of the design of the substation, if can realize the reasonable application of maturity, the applicability of energy-saving technology, which is bound to reduce the whole power system operating loss level, and the cost of running plays an important role and significance. This paper based on this situation, take the green environmental protection substation design as the research object, some relevant problems involved to do detailed analysis and explanation, hope to provide reference and help for the development of future research and practice.

Keywords: substation design of green environmental protection analysis

中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：

在现代经济社会不断发展，城市化建设进程日益完善的背景作用之下，城镇人口密集度不断的提升，导致整个区域性的用电负荷呈现出极为显著的增长趋势。现阶段电力系统所提供的电源供应与社会大众对于电能需求之间的矛盾不断突出。新建变电站，并将其投入应用，可以说是解决上述矛盾的根本所在。然而，在现阶段的城市化发展中，过于紧张的用地资源使得变电站对于土地的占用量受到了极为明显的限制。因此，在有关变电站的设计过程当中，就需要将绿色环保的概念引入变电站的设计过程当中。本文即针对这一问题做详细分析与说明。

1、对新型技术以及材料设备的应用分析

新型技术以及材料设备在变电站设计过程中的应用，是实现变电站绿色性、以及环保性的关键途径之一。具体而言，当前技术条件支持下，变电站设计中对于新型技术以及材料设备的应用主要可表现在以下几个方面：

（1）对光伏技术的合理应用：对于我国，特别是南方地区而言，此区域内的日照时间相对较差，光照强烈，且日照偏角相对较小，因此可作为发展光伏发电的最理想地区。在变电站设计的过程当中，可以借助于对变电站内控制场地、主控楼屋顶区域、以及墙面区域的综合应用，构建基于光伏技术的光伏发电系统，并将其作为变电站站用电源之一。结合实际工作经验来看，由光伏系统所发出的电力可直接提供给站用负荷加以使用；

（2）对主变压器设备的合理选取：结合相关实践工作经验来看，我国变压器设备在正常运行状态下的总损耗指标占到了整个系统发电量指标的10％以上比例，因此，为了确保在主变运行过程当中，电能损耗能够得到最大程度上的降低，就需要在选取主变压器设备的过程中，确保其满足低空载损耗、或者是低负载损耗的要求。同时，为了达到降低制造应用中的运输难度，可以通过选取分解运输式三相变压器设备的方式，达到节约变压器制造钢材材料、以及绝缘油的目的。

（3）选取智能化的一次设备：通过对基于数字式接口电子互感器设备、智能变压器设备、以及智能避雷器装置的合理应用，达到简化继电器以及继电器所对应控制回路结构的重要目的。与此同时，对于常规意义上的二次控制电缆，可以借助于光缆线路对其进行替代，在一定程度上减少变电站设计中对于接地铜排的使用量。并且，也能够通过降低电缆支架使用频率的方式，确保变电站的经济性。

（4）对绿色环保型建筑建材的合理应用：在绿色环保变电站的设计过程当中，通过引入绿色环保型建筑建材的方式，能够起到很好的节能效果。具体而言，主要表现出了以下几点的应用途径：第一，在有关外墙装饰性材料节能应用的过程当中，基于对建材资源节能型、以及环保型的要求来看，需要尽量减少对传统型陶瓷砖材料的应用。而应当优先选取包括保温隔热涂料、防腐蚀涂料、以及可吸入颗粒物涂料在内的节能型材料；第二，变电站室内装饰材料在设计中，还需要特别重视对材料环保型价值的实现：多考虑净化空气功能乳胶涂料、无机粉末涂料、以及抗菌涂料的合理应用，确保变电站室内环境的舒适性水平能够稳定提升。

2、对变电站工程设计的合理优化分析

首先，从变电站电气设计的角度上来说，一方面需要合理选择变电站的站址。在选择变电站站址的过程中，原则上需要将其靠近电能消费相对集中的负荷中心，尽量降低供电线路在整个架设过程当中的设备与材料需求，不但防止变电站建设对环境产生影响，同时也需要避免对居民生活造成干扰；另一方面，需要对电气配置方案进行合理的优化。在变电站电气设计中，应当考虑对GIS、以及HGIS罐式断路器设备布置的合理优化。配合对电气配置的综合优化，结合电缆沟路径规划的方式，合理降低电缆线路的敷设长度，从而控制电能损耗水平。

其次，从变电站土建设计的角度上来说，相关建筑物需要接近南北向进行布置，充分利用自热光照。通过此种方式，可确保建筑物在冬季状态下，对太阳辐射能量加以可靠的利用，同时也可在夏季状态下，通过对太阳辐射热的合理应用，达到降温增湿的目的。

3、结束语

结合实践工作经验来看，构建与高层建筑，特别是超高层建筑相适应的变电站或者是基于全地下、半地下的变电站，应当是城区变电站在未来期间的最主流发展方向。在本文有关绿色环保变电站设计及其相关问题的分析过程当中，分别提出了两个方面的有效措施：第一是对新型技术以及材料设备的应用；第二是对变电站工程设计的合理优化。希望能够通过各方人员的通力合作，最大限度的确保绿色型、环保型变电站设计质量及其水平的有效发挥。

参考文献：

[1] .如何在变电站设计中合理选择和正确表示电压互感器[J].科技与企业,2011,(12):64-64,66.

[2] 黄东平.消弧线圈接地装置及其在变电站设计中的应用[J].继电器,2005,33(12):36-39,51.

变电站设计篇3

摘要：

随着国民经济的发展，电网改造的进程也在加快。在电网改造建设过程中,变电站的建设数量呈现不断上升的趋势。为了节省用地、减少建筑面积、控制工程造价和与城建规划相协调，许多变电站都设计为综合自动化无人值班的变电站，采用全户内或半户内布置方案。在此种情况下，消防系统的正常运行对于变电站的安全生产显得更为重要。本文着重介绍变电站的各种消防技术措施及其工作原理和相应的设计方法。

关键词：变电站消防系统、水喷雾灭火系统、气体灭火系统、火灾自动报警系统

Abstract:With the development of national economy, the power grids oftheprocess is also accelerating. In the process of construction of power grids, the number of substation construction is showing a growing trend. To save space, reduce the building area, and control project cost , many substations are designed for unattended substation integrated automation, full indoor or semi indoor layout. In such cases, the normal operation of the fire protection system for substation safety in production is more important. This paper introduces a variety of technical measures and its working principle and the corresponding design method.

Keywords: substation fire protection system, water spray extinguishing systems, gas fire extinguishing system, automatic fire alarm system

变电站消防系统的设计可分为：总平面布置及建筑防火、消防灭火设备系统、通风空调防排烟、消防电气、电缆敷设及防火阻燃等几部分内容，以下对各个系统的设计原则一一作简略介绍。

一、总平面布置及建筑防火

变电站总平面布置消防设计主要依据《建筑设计防火规范》GB50016及《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229。

变电站内火灾危险性为丙类且建筑面积超过3000m3的生产建筑周围宜设置环形消防通道。主变压器场地、高压电抗器场地周围应设置环形消防通道，当设置环形消防车道有困难时，可沿长边设置尽端式消防车道，并应设置丁字形回车道或回车场。消防车道的宽度不应小于4m，转弯半径不宜小于9m，道路上架空障碍物净高不应小于4m，可以满足消防车通道、运行、检修、安装等要求。以确保消防通道畅通无阻,在每一建(构)筑物发生火灾时,消防车可直达出事地点。

变电站内的建(构)筑物与变电站外的民用建(构)筑物，变电站内各建(构)筑物及设备间防火间距必须严格遵循《建筑设计防火规范》GB50016及《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229的规定,以防止某一部位发生火灾后殃及相邻部位的建(构)筑物,从而阻止火势漫燃至全站。

二、灭火系统

变电站内的灭火系统有消火栓灭火系统、水喷雾与细水雾灭火系统、泡沫灭火系统、气体灭火系统、干粉灭火系统等多种形式。

1.消火栓灭火系统

变电站消火栓灭火系统主要用于保护综合楼、配电装置楼等。消火栓灭火系统的灭火机里主要是冷却：将可燃物冷却到燃点以下，燃烧反应终止。用水扑灭固体物质的火灾时，水吸收大量热量，使燃烧物的温度迅速降低，火焰熄灭。变电站消火栓灭火系统室内外消火栓用水量是依据《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229和建筑物耐火等级、火灾危险性类别、建筑物体积、建筑物高度、建筑物层数等选取相应的设计用水量。由于相当一部分变电站地处偏僻乡郊或山区，市政供水不能到达或距离较远，多采用深井取水以满足变电站生活和消防用水。故变电站室内外消火栓灭火系统给水方式多采用设置消防贮水池、消防水泵和稳压设施等组成的统一临时高压消火栓给水系统。

2.水喷雾与细水雾灭火系统

变电站水喷雾与细水雾灭火系统主要用于保护油浸变压器、高压电抗器、电容器、电缆隧道、电缆夹层等。其灭火机理主要是通过高压产生细小的水雾滴直接喷射到正在燃烧的物质表面产生表面冷却、窒息、乳化、稀释等作用。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面温度迅速降到燃点以下，使燃烧体达到冷却目的；当雾状水喷射到燃烧区遇热汽化后，形成比原体积大1700倍的水蒸汽，包围和覆盖在火焰周围，因燃烧体周围的氧浓度降低，使燃烧因缺氧而熄灭；对于不溶于水的可燃液体，雾状水冲击到液体表面并与其混合，形成不燃性的乳状液体层，从而使燃烧中断；对于水溶性液体火灾，由于雾状水能与水溶性液体很好溶合，使可燃烧性浓度降低，降低燃烧速度而熄灭。水喷雾与细水雾灭火系统设计喷雾强度以及持续喷雾时间依据国家标准《水喷雾灭火系统设计规范》GB50219和相关行业标准有关规定选取相应的设计数据。由于水喷雾灭火系统保护设备都是高压带电设备，所以喷头与带电设备的最小距离应根据带电设备额定电压等级选取相应的最小布置距离。油浸变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外，尚应包括油枕、冷却器的外表面面积和集油坑的投影面积。以下为某110kV变电站主变压器细水雾灭火系统，如图1所示。

3. “SP”合成型泡沫喷雾灭火系统

合成型泡沫喷雾灭火系统是采用合成泡沫灭火剂，通过气压式喷雾达到灭火的目的。该系统作用原理是结合水雾灭火和泡沫灭火的特点，借助水雾和泡沫的冷却、窒息、乳化和隔离等综合作用来达到迅速灭火的目的，具有良好的灭火效果，且不易复燃。系统的启动方式是采用储存在钢瓶内的氮气作为动力源，直接驱动储液罐内的灭火剂混合液，经管道和水雾喷头喷出。故不需设置庞大的消防水池，同时由于灭火剂以高压氮气作动力源，也不需设消防水泵等装置。整个系统结构简单，布置紧凑，控制容易，维护方便。对户外独立变电站的油浸变压器特别是缺水或寒冷地区的变压器，可采用“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统取代传统的水喷雾灭火系统。“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统设计喷雾强度以及持续喷雾时间依据国家标准《泡沫灭火系统规范》GB50151和相关行业标准有关规定选取相应的设计数据。油浸变压器的保护面积是按保护对象的水平投影面积且四周外延1米计算,与水喷雾灭火系统计算保护面积有所不同。以下为某220kV变电站主变压器“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统，如图2所示。

4. 排油注氮灭火系统

排油注氮灭火系统的灭火机理是：当变压器因内部故障发生火灾，火灾自动报警系统同时接到火灾探测器和瓦斯继电器动作信号后，立即打开快速排油阀，降低变压器油箱油位，减轻油箱本体油压，防止变压器爆炸；同时关闭控流阀，切断油枕向本体供油。经数秒延时，氮气从变压器底部充入本体，并充分搅拌，使油温降至燃点以下而迅速灭火。全部充氮时间在十分钟以上，可使变压器油充分冷却，防止复燃。整个系统结构简单，运行维护方便。

5.气体灭火系统

随着卤代烷灭火剂在内的氯氟烃类物质在大气中的排放，导致对地球大气臭氧层的破坏，危害人类的生存环境。变电站气体灭火系统已多采用七氟丙烷气体（HFC-227ea）灭火系统、混合惰性气体（IG-541）灭火系统、二氧化碳灭火系统等洁净气体灭火系统。其灭火机里有冷却、窒息、隔离和化学抑制等。变电站气体灭火系统多用于封闭空间的油浸变压器室、高压电容器室、高压电抗器室等的保护。气体灭火系统主要依据防护区净容积和国家标准《气体灭火系统设计规范》GB50370选取灭火设计浓度等以设计计算。以下为某110kV变电站电容器室七氟丙烷灭火系统，如图3所示。

6.建筑灭火消防器材

变电站各室外场地和室内各设备间按《建筑灭火器配置设计规范》GB50140和《电力设备典型消防规程》DL5027设置推车式和手提式干粉灭火器、消防砂池、消防斧、消防铲、消防铅桶、活动式喷雾水枪等建筑灭火消防器材。

三、通风、空调及防排烟

变电站建筑通风、排烟应尽量采用开窗自然通风和自然排烟方式。不具备自然排烟条件的配电装置室及地下变电站则应设置机械排烟设施。变电站通风和空调系统应与消防系统联锁，配合消防系统进行防火隔断和排烟。火灾时，应按火灾自动报警系统设定的程序联锁自动关闭通风和空调电源。

变电站GIS室内的六氟化硫气体和气体灭火防护区域放出的洁净气体均为比空气重的气体，故应设置机械排风装置，排风口宜设置在防护区的下部并应直通室外。

四、消防电气

1.消防供电

消防控制室、消防水泵、防烟排烟设施、火灾自动报警系统、灭火系统、疏散应急照明和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116和《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计。

2.火灾应急照明及疏散标志

变电站主控制室、通信室、配电装置室、继电器室、变压器室、电容器室、电抗器室、消防水泵房、建筑疏散通道和楼梯间等场所，设置火灾事故应急照明以及发光疏散指示标志。

3.火灾自动报警系统

变电站应根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116和《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229的要求，设置火灾报警及控制系统。火灾报警控制器的容量、性能要求以及相应接口均应按照远期规模考虑，火灾探测报警区域包括主控楼及主变压器等。根据安装部位的不同，采用不同类型和原理的探测器。火灾探测报警系统由感烟、感温探头、感温电缆、手动报警盒、警铃、火灾报警控制器等组成。

火灾报警控制器应设在变电站的主控室内，以便于集中控制和管理火灾报警信息，并可通过通信接口将信息送至变电站的计算机监控系统，一旦火灾发生，工作站操作员可即时推出相应的报警画面，供运行人员监视。

五、电缆敷设及防火阻燃

为了防止电缆火灾事故，电缆从室外进入室内的入口处、电缆竖井的出入口处、电缆接头处、主控制室与电缆夹层之间以及长度超过100米的电缆沟或电缆隧道，均应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃或分隔措施，并应根据变电站的规模及重要性采取一种或数种的防火阻燃措施。

总之，随着国民经济的发展，消防标准的进一步提高。同时各种新型灭火系统在变电站消防上的广泛应用，必将带来良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1] 建筑设计防火规范 GB50016-2006中国计划出版社 2006年

[2] 火力发电厂与变电所设计防火规范 GB50229-2006中国计划出版社 2007年

[3] 水喷雾灭火系统设计规范 GB50219-95中国计划出版社 1995年

[4] 气体灭火系统设计规范 GB50370-2005中国计划出版社 2006年

[5] 火灾自动报警系统设计规范 GB50116-98中国计划出版社1999年

[6] 建筑灭火器配置设计规范 GB50140-2005 中国计划出版社 2005年

[7] 泡沫灭火系统规范 GB50151-2010 中国计划出版社 2011年

甘海燕

变电站设计篇4

关键词：站内道路 路面结构 接缝设计 端部处理

中图分类号：S611文献标识码： A

1变电站站内道路概述

1.1变电站站内道路分类

变电站站内道路包括围墙内所有运输、消防、检修、人行通道和建筑物引道，站内道路由于其具体使用需求，在设计中与普通的城市道路或者公路有所不同。同时由于变电工程的特殊性，其道路设计也需要特殊考虑。变电站站内道路根据功能分区及不同的使用功能，主要分为以下几类：

(1)运输干道，主要包括主变运输通道及高压电抗器运输通道，主要行驶运输主变及高抗的大型平板车，需要承受较重的压力和荷载。

(2)消防通道，全站及重点消防设备周围，在有条件的情况下均应布置环形的消防通道，要求满足消防车的行驶需求。

(3)检修道路，主要用于建设期设备的安装及运行期的检修工作，同时包括运营期巡视及维护设备的的作用；包括变电装置区域内的相间道路。

(4)建筑引道，建筑物出入口与站内其他道路连接的通道，用于搬运物品及行人。

1.2变电站站内道路特点

根据变电站站内道路功能的不同，同时根据变电站全生命周期内道路使用情况，站内道路具有其区别于其他工厂道路的特点：(1)站内道路车辆行驶速度较慢，交通量较小；(2)变电站建设期变压器等大型设备运输通道，局部短时间的有重型车辆通过，其承受的荷载较大。(3)运营期内，站内各道路仅作为日常检修维护使用，其荷载与建设期相比明显很小。(4)变电站站内道路通常采用公路型断面型式，一般采用水泥混凝土面层。

1.3站内道路使用中常见问题

本文根据变电站站内道路通常采用水泥混泥土路面的特点，概述站内水泥混凝土道路常产生的问题。水泥混泥土路面具有刚度大，强度高，稳定性、耐久性好，便于施工，利于扩建，造价较低等优点，但是与沥青路面相比，具有路面易出现裂缝、跑砂、起皮等缺点，这些问题的产生与很多因素有关，大多数都是施工质量的问题，同时也有设计的问题，设计时应根据变电站所处的区域，结合土基特性，选择合适的基层材料、厚度，以及混凝土面板的厚度，尽量避免各种问题的出现。

2水泥混凝土路面设计概述

水泥混凝土路面设计包括很多方面，本文主要结合变电工程的特点，简述站内道路路面结构设计（包括面层、基层及垫层设计），接缝设计，面层配筋设计等方面。

2.1路面结构设计

(1)面层：一般采用普通混凝土面层，特殊情况下设钢筋混凝土面层。

(2)基层：一般采用级配碎石作为道路基层。

(3)垫层：视场地具体地质条件确定是否需要设置，例如膨胀土地区、盐渍土地区等可设灰土垫层，以减弱膨胀土及盐渍土对道路的破坏。

2.2面板厚度的确定

2.2.1计算方法

在水泥混凝土路面板厚度确定时，通常是根据实际情况，对照《公路水泥混凝土路面设计规范》，初拟路面结构型式及各层厚度，然后进行面板厚度的验算，最终确定合适的面板厚度。

2.2.2判定方法

水泥混凝土路路面结构设计以行车荷载和温度梯度荷载综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式：

式中：――水泥混凝土弯拉强度标准值（Mpa）

――可靠度系数

――行车荷载疲劳应力（Mpa）

――温度梯度疲劳应力（Mpa）

2.2.3计算步骤

（1）交通分析。统计道路标准轴载日作用次数，确定设计基准期内的标准轴载累计作用次数，以此确定设计道路交通等级。

（2）初拟路面结构。根据设计道路交通等级确定道路安全等级及变异水平等级，根据《规范》初拟路面结构及厚度，并确定混凝土面板尺寸，以及确定接缝设置及类型。

（3）确定路面材料参数。根据采用的路面结构及交通等级，通过查表或计算确定相关参数，包括：面层弯拉强度标准值，弯拉弹性模量标准值，路基回弹模量，基层回弹模量，基层顶面当量回弹模量，面层相对刚度半径等。

（4）计算荷载疲劳应力。根据设计基准期内的标准轴载累计作用次数、路面结构以及接缝设计等参数，通过计算确定荷载疲劳应力，以此来量化反映行车荷载对路面的影响。

（5）计算温度疲劳应力。根据工程所处的自然地理位置，确定道路区划等级，结合交通等级、路面结构等参数，通过计算确定温度疲劳应力，以此来量化反映行车温度条件对路面的影响。

（6）判定路面厚度。根据3.2.2中的判定公式，判断路面厚度选取的是否合适，当满足公式判定条件，这说明初选的面层厚度可以承受设计基准期内荷载应力及温度应力对路面的总和疲劳作用，故可以作为混凝土板的计算厚度；否则应重新计算。

2.2.4变电站站内道路计算时应注意的问题

在变电站站内道路设计中，结合变电工程站内道路建设期和运行期交通量相差较大的特点，且实际交通数据收集较难收集，所以在变电站站内道路设计时，按照《厂矿道路设计规范》中规定，按四级公路进行设计。

2.3接缝设计

2.3.1面层设置接缝的意义及问题

由于大气温度周期性的变化，致使水泥混凝土路面产生各种形式的温度变形。混凝土板在路面温度升高或降低时，面板纵向受到约束，不能自由伸缩而产生附加应力及面板翘曲所产生的翘曲应力。为防止或减弱温度变化引起的混凝土板的胀缩应力、翘曲应力以及便于施工的要求，在混凝土面层施工时，会设置不同类型的接缝。

纵向与横向接缝将路面板分割为规则的形状，对于消除温度内应力保持路面整齐的外观是有效的措施，但是接缝附近的路面板却因此成了最薄弱的部位。这种薄弱性主要体现在车轮对面板边、角部位的碾压会造成对面板的削弱，容易断裂；同时，雨水也容易穿过接缝渗入路基和基层，有时还会引起唧泥，使细颗粒土壤流失，造成路面板边、角脱空，以致面板工作条件进一步恶化。

因此，接缝设计也是混凝土路面设计中重要的一个方面，设计时应兼顾两方面，合理设置接缝。

2.3.2接缝类型

混凝土面板上的接缝，按照接缝方向可以分为横缝和纵缝；按照功能分，有胀缝、缩缝和施工缝。

(1)缩缝：保证面板在温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱面断裂，从而避免产生不规则的裂缝。

(2)胀缝：保证面板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断的作用，同时也能起到缩缝的作用。

(3)施工缝。在每天施工结束或混凝土浇注中断时，必须设置施工缝。其位置尽量设在胀缝或缩缝处，设在胀缝处的施工缝其构造与胀缝相同；设在缩缝处的施工缝采用平缝加传力杆型。

2.3.3接缝设计

(1)纵向接缝

纵向接缝的布设应根据路面宽度和施工铺筑宽度确定，有纵向施工缝和纵向缩缝两种做法，当一次铺筑宽度小于路面宽度时,应设置纵向施工缝；当一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝。

纵向施工缝采用平缝形式，上部锯切槽口, 槽口深度为30~40mm,宽度为3~8mm。槽内灌塞填缝料，以免渗水和落入硬屑，同时在接缝处板厚中央设置拉杆，以避免板块横向位移，并保证接缝传递荷载的能力。如图2所示。

纵向缩缝采用假缝形式，即铺筑时仅在板的上部设缝槽,而板的收缩和翘曲会使缝槽下的混凝土自行断裂。锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时，槽口厚度为板厚的1/3；采用半刚性基层时槽口深度为板厚的2/5。同时在接缝处板厚中央设置拉杆，拉杆采用螺纹钢筋，拉杆中部100mm范围内应进行防锈处理。如图2所示。

(2)横向接缝

横向接缝有缩缝、施工缝以及胀缝，其中施工缝应尽量设置在缩缝或胀缝处，采用平缝加传力杆形式，此处不再详述，构造图见图3。

横向缩缝采用不设传力杆假缝形式，自由端部的3条缩缝设传力杆。横向缩缝顶部应锯切口，深度为板厚度的1/4~1/5，宽度为3~8mm，槽内填塞填缝料，变电站站内采用塑料油膏作为填缝料。如图4所示。

横向胀缝设置的目的是为了消除因温度变化产生的温度应力，此外每条缩缝都有分担膨胀变形的作用，路面实际使用过程中绝大多数路面不是因为胀缝数量少而出现拱胀破坏,而是胀缝设置质量较差引起接缝碎裂，原则上应少设或不设。通过对《规范》的分析，结合变电工程的实际情况，认为应在如下情况设置胀缝：a.道路交叉口处各向切点处；b.与固定构筑物相接处；c.与柔性路面相接处；d.站内直线段道路根据站址具体的地理位置，结合施工季节合理布置，一般情况下每隔100m左右设置一条胀缝。胀缝宽度20mm，缝内设置涂沥青木屑板及塑料油膏填缝板，并设置可滑动的传力杆，如图5所示。

(3)交叉口处接缝

平面交叉口处接缝的设置相对直线路段较复杂，如果板块划分不当，易出现板块过大或过小、错缝及板角出现锐角等情况，影响交叉口的排水、美观以及混凝土面板的强度。相交路段内各条道路的横缝位置应按相对道路的纵缝间距做相应变动，保证两条道路的纵横缝垂直相交，互不错位；相交道路弯道加宽部分的接缝布置，应不出现或少出现错缝和锐角板。

2.4端部处理

2.4.1混凝土路面与构造物衔接

水泥混凝土路面与其他构造物（包括已建道路）衔接时，应根据施工温度设置胀缝。若构造物与道路同时施工，则应设置滑动传力杆；若紧邻构造物的胀缝无法设置滑动传力杆，可采用两种胀缝形式：a.边缘钢筋型胀缝，即在毗邻构造物的混凝土板端部内配置双层钢筋网；b.厚边型胀缝，在板端长度为板厚6~10倍的范围内逐渐将板厚增加20%，如图6所示。

变电工程站内道路与构造物衔接的情况，主要是与广场衔接、扩建工程中与原有道路的衔接，在设计中，通常采用厚边型胀缝进行衔接。

2.4.2混凝土路面与沥青路面相接

水泥混凝土路面与沥青路面相接时，其间应设置至少3m长的过渡段，过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠合布置，其下面铺设后的变厚渡混凝土过渡板的厚度不得小于200mm；过渡板与混凝土面层相接处是的接缝内设置拉杆，混凝土面层毗邻该接缝的1~2条横向接缝应设置胀缝，如图7所示。

2.5道路跨电缆沟

在地质条件较好的情况下，站内道路通常是做普通混凝土路面，在道路下有构造物时需要配筋。变电工程中，下穿道路的构筑物主要是电缆沟，在设计中，通常在道路与电缆沟相交处，将道路整体浇筑跨过电缆沟，保持路面的连续性和整体性，并在混凝土板内布设双层钢筋网。

3 500kV变电站扩建工程中的道路设计

3.1工程简介

500kV变电站扩建工程是在已建原变电站内围墙内进行扩建，本期扩建500kV配电装置区最东侧的两个备用出线间隔，需新建两条3.0m宽的相间道路，每条道路长约155m。

扩建区域位于围墙内，前期已经经过平整，地层从上至下分别为粘土、含碎石粉质粘土、粘土、灰岩，粘土具有一定的弱胀缩性。

3.2相间道路设计

3.2.1路面结构确定

扩建工程道路设计通常要考虑前期采用的路面形式及断面结构，前期工程采用水泥混凝土路面，为保证一致，本期也采用水泥砼路面。由于新建的两条道路均为3.0m宽，故确定路面板厚度为180mm厚，采用碎石垫层200mm厚，并在碎石层与混凝土板之间设50mm厚粗砂垫层；此外，由于场地具有若膨胀性，为了减弱土壤膨胀性对道路结构层的破坏，在碎石垫层底设3:7灰土垫层300mm厚，断面型式见图8。

3.2.2接缝设计

本次扩建2条3.0m宽的道路，不设纵向接缝，设置横向缩缝、胀缝，在必要时结合缩缝设置施工缝。每隔4.0m设置一道缩缝，在与其他道路相交时，根据实际情况可调整间距；缩缝采用不设传力杆假缝形式，缝顶部切口深度为60mm，宽度为6mm，槽内采用塑料油膏填缝。每隔96.0m设置一道胀缝，胀缝宽度20mm，缝内设置涂沥青木屑板及塑料油膏填缝板，并设置可滑动的传力杆，见图9。

此外，新建道路与原有道路相交时，其胀缝不设传力杆，采用厚边型胀缝形式，即在靠近原有道路的板端1500mm的范围内逐渐增加板厚，最厚处增加36mm，见图10。

4 总结

本文根据变电工程实际情况，总结站内道路路面设计中的一些特点，并结合500kV变电站扩建工程中的道路设计，对路面结构设计、路面接缝设计、与其他构筑物衔接、穿电缆沟道路等方面进行简单概述。

参考文献

[1]JTG D40-2002，公路水泥混凝土路面设计规范[S]，2002

[2]JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技术规范[S]，2003

[3]王海波. 浅谈水泥混凝土路面胀缝[J]. 山西建筑，2009

[4]GBJ 22-87，厂矿道路设计规范[S]，1987

变电站设计篇5

【关键词】变电站 数字化设计 应用价值

传统的变电站设计是用各种设计图纸、文本标注设计内容，而其设计成果数据准确性只能依靠人工校核来实现。数字化的变电站设计是利用建模技术、信息技术、网络技术来对设计数据进行加工、管理，其设计过程也是构造数字化成果数据的过程。

1 数字化设计技术

数字化设计技术是建模技术、信息技术、网络技术在设计领域的集成创新；是以变电站设计对象数字化表达为基础，实现变电站基础信息集成化，设计过程智能化，设计平台一体化，专业设计协同化，设计成果数字化、可视化，应用成果全程化，形成包含设计对象数据、工程过程信息等内容的数字化设计成果。

数字化设计是工程全生命周期的要求，设计过程生产的所有数据，在工程全生命周期的后半程更具价值。设计阶段是数据产生的源头，数据产生机制会直接影响整个全生命周期数字化应用的水平。

我院在几年前采购了北京博超公司的STD变电三维数字化设计平台，目前本院大多数750kV变电工程均采用该平台进行设计，平台应用效果良好。

STD数字化三维变电设计平台是以数据库为核心、以三维技术为手段，结合标准化知识管理体系的精细化变电设计平台。平台通过设计数据驱动与共享实现设计流程的自动化，借助三维技术实现设计成果的精细化，进而实现全专业模型级的协同设计。

2 实际工程数字化设计

2.1 工程背景

阿克塞民主330kV变电站是阿克塞哈萨克族自治县重要的电力枢纽，连接着光伏、风电等电力能源供应和铁路、工业等重要电力用户。工程本期规模为主变2*360MVA，2回330kV线路接入沙洲750kV变电站，预留当金山南方向2回330KV出线位置，预留西北方向各1回330KV出线位置，110kV出线6回。工程远景规模3*360MVA，330KV进出线6回，110KV进出线20回。围墙内用地面积3.3897公顷，站址总用地面积3.9219公顷。

2.2 设备建模和入库

设备三维建模一般是由工程师参照厂家提供的设备安装图，通过设计平台提供的工具进行建模。设备建模时，模型尺寸应以毫米为单位，比例为1：1，设备部件颜色应合理，同类部件颜色应统一，设备模型的各重要部件应有相应的类型标识，比如带电体、接地体、绝缘体、支架、机构箱等，便于后续安全净距检查等设计优化。

2.3 主接线设计

主接线设计有两种方式，一是调用典型回路或典型方案的基础上进行设计，另一种是参数化设计。其中，参数化设计是一种快速灵活的设计方式，可以输入工程的电压等级、变压器台数、接线方式、进出线数量和回路样式，就可以自动形成一个主接线方案。

2.4 工程设备编码

为使电网工程建设各方与业主或运营方共享工程信息，确保在电网工程建设和运行维护过程中信息的可识性和共享性，提高电网工程的数字化管理和安全运行水平，需要为工程中主要设备进行编码。

2.5 数字化协同设计

变电站设计需要多个专业共同完成设计，数字化设计同样需要进行协同设计。数字化协同设计需要在同一个平台下进行，在平台上进行数字化协同设计，首先要建立协同工作空间，然后在协同空间里建立协同树，包括总的部分、各配电装置区域和主控楼，再细分为各个专业和专业内的主体内容等。然后，再在各协同节点设置负责人和权限，各负责人在各自的协同工作空间下开展设计工作。

2.6 总图设计

总图设计依赖于数字化地形图，设计开始首先要导入本工程的数字化地形图。在数字化地形图上进行场地平整和土方量计算。并进行总图规划设计，包括各配电装置区域、进出线位置、主控楼和大门、道路、围墙、排水沟等。

总图设计完成后，设计成果需迁入到工程数据库中，各配电装置区域设计时均需以总图设计成果为基准，在总图中规划的区域上进行各配电装置的设计和布置。

2.7 配电装置设计

配电装置设计时可以直接利用主接线设计成果进行设计。可自动获取间隔和回路信息、设备信息进行轴网设计；可以根据轴网确定设备布置点，按照设备类型、相间距和支架高度可自动进行设备布置。然后，进行导线连接完成配电装置设计。配电装置设计的设计成果可以通过协同工作空间迁入到工程数据库中，并自动更新到三维总平图上。

2.8 土建专业设计

土建专业设计包括建筑、水暖、结构、总图，各专业可以在各自的协同工作空间下开展各自专业的设计工作，也可以利用各自常用的专业软件进行计算校核，比如Midas、岩拓、PKPM、飞时达等专业软件。设计完成后，可以通过接口将设计成果导入到平成土建专业设计内容。

2.9 计算校核

设计完成后需要对设计成果进行计算校核。在数字化的设计成果上，设备模型的属性信息和空间位置关系获取非常方便，可以直接进行计算校核。

2.9.1 计算

设计完成后，可直接从数字化设计成果上直接获取属性信息和空间位置关系进行计算，比如防雷计算、导线力学计算、管母力学计算、支撑管母计算、母线感应电压计算、导体相间距离计算、跳线相间距离计算、跳线相地距离计算等。

变电站设计篇6

Abstract:The development of substation automation is the trend and requirement of power systems. Stared with the general structure of substation automation type, the automation system functional requirements and design principles of secondary equipment are discussed specifically.

关键词:变电站;自动化;设计

Key words:transformer substation;automation;design

中图分类号:F270 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0071-01

1变电站自动化

1.1 继电保护功能变电站综合自动化系统要具备常规变电站系统保护及元件保护设备的全部功能,而且要独立于监控系统,即当该系统网各软、硬件发生故障退出运行时,继电保护单元仍然能正常运行。微机保护除了所具有的继电保护功能外,还需具有其它功能。

1.2 信息采集功能分布式自动化系统的变电站,信息由间隔层I/O单元采集。常规四遥功能的变电站,信息由RTU采集。电能量的采集宜用单独的电能量采集装置。系统对安全运行中必要的信息进行采集,主要包括以下几个方面:①遥测量②遥信量③遥控量④电能量。

1.3 设备控制及闭锁功能 ①对断路器和刀闸进行开合控制。②投、切电容器组及调节变压器分接头。③保护设备的检查及整定值的设定。④辅助设备的退出和投入(如空调、照明、消防等)。

1.4 自动装置功能

1.5 报警功能 对站内各种越限,开关合、跳闸,保护及装置动作,上、下行通道故障信息,装置主电源停电信号,故障及告警信号进行处理并作为事件记录及打印。输出形式有:音响告警、画面告警、语音告警、故障数据记录显示(画面)和光字牌告警(光字牌报警回路采用编码设计,主要是为了保证当通信网故障退出时站内仍能正常运行。光字牌数量控制在20多只)。

1.6 设备监视功能 其中包括一次设备绝缘在线监测、主变油温监测、火警监测、环境温度监测等内容。当上述各参量越过预置值时,发出音响和画面告警,并作为事件进行记录及打印。

1.7 操作票自动生成功能 根据运行方式的变化,按规范程序,自动生成正确的操作票,以减轻运行人员的劳动强度,并减少误操作的可能性。

1.8 数据处理及打印功能中调、地调、市调、运行管理部门和继保专业要求的数据可以以历史记录存档,包括:①母线电压和频率、线路、配电线路、变压器的电流、有功功率、无功功率的最大值和最小值以及时间。②断路器动作次数及时间。③断路器切除故障时故障电流和跳闸次数的累计值。④用户专用线路的有功、无功功率及每天的峰值和最小值以及时间。⑤控制操作及修改整定值的记录。⑥实现站内日报表、月报表的生成和打印,可将历史数据进行显示、打印及转储,并可形成各类曲线、棒图、饼图、表盘图,该功能在变电站内及调度端均能实现。

1.9 人机接口功能具有良好的人机界面,运行人员可通过屏幕了解各种运行状况,并进行必要的控制操作。人机联系的主要内容包括:①显示画面与数据。②人工控制操作。③输入数据。④诊断与维护。当有人值班时,人机联系功能在当地监控系统的后台机上进行,运行人员利用CRT屏幕和键盘或鼠标器进行操作。当无人值班时,人机联系功能在上级调度中心的主机或工作站上进行。

1.10 远程通信功能将站内运行的有关数据及信息远传至调度中心及设备运行管理单位,其中包括正常运行时的信息和故障状态时的信息,以便调度中心人员及时了解设备运行状况及进行事故处理。

可实现四遥和远方修改整定保护值、故障录波与测距信号的远传等。变电站自动化系统可与调度中心对时或采用卫星时钟GPS。

2变电站自动化的设计原则

2.1 电气设备控制方式主变压器、站用变压器各侧断路器以及10kV、110kV、220kV断路器一般情况下均集中在控制室,通过就地监控主站的就地监控计算机进行控制操作(但网络中远动主站亦可留有接口给地调进行遥控,根据系统运行规程而定),当网络中就地监控主站退出运行时则应能分别在各元件的保护屏处进行人工控制操作。

就地监控计算机在操作时应显示该站的配电装置的运行状态、通道状态和各种电气量,在每个操作步骤前应给操作者提示,待确认后方能操作。

主变压器、站用变压器、220kV线路、110kV线路、10kV设备及其母线设备保护和10kV母联的控制保护均采用集中保护方式,10kV开关柜上加一个“就地/远动”选择开关,10kV母联断路器的控制保护放在控制室,与10kV自投装置放在一起(当10kV装置能可靠地抗震、抗高温、抗电磁干扰时,也可以将10kV装置装配在10kV开关柜上,以减少电缆联接)。

10kV隔离开关采用就地手动操作(除变低处的10kV隔离开关外)。主变变低10kV隔离开关、110kV,220kV隔离开关采用就地电动操作方式,可进行就地和遥控操作,并设置“就地/遥控”选择开关,同时设有操作闭锁措施。专用母线接地刀闸装设母线有电闭锁操作装置(采用微机五防装置,应能与综合自动化装置接口)。用键盘或鼠标操作断路器、刀闸时靠后台机内的五防系统闭锁,现场人工操作或维护操作时则靠另一套微机五防系统闭锁。

2.2 测量综合自动化的电气测量均按部颁《电气测量仪表设计技术规程》(SDJ9-87)的要求选择测量点及测量内容、测量精度。在主变220kV侧增加电流方向接法相反的分时计量的脉冲式有功电度表和无功电度表各2只,供关口表用。

全站的电气量测量除了通过监控主站及远动主站读取和记录存盘外,在各元件的保护装置上的液晶显示器上也应能读取有关的电气量,主要是为了保证当网络或监控、远动主站退出运行时该站所有设备的测量仍能满足安全运行。

2.3 同期并列点和同期装置220kV线路断路器、220kV旁路兼母联断路器、110kV线路断路器、110kV旁路断路器、110kV母联断路器及主变220kV侧断路器、110kV侧断路器处设同期并列点,同期方式为集中式和分布式手动准同期,正常情况下采用就地监控计算机分布式手动准同期,当网络监控、远动主站退出运行时,上述各元件的同期并列操作应能在各自的保护屏处(或中央信号屏处)手动进行。

变电站设计篇7

关键词：变电站接地网设计

随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。在以往接地设计中，接地网的均压导体都按3m，5m，7m，10m等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。本文结合在建工程220kV新塘变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。

1接地网优化设计的合理性

1.1改善导体的泄漏电流密度分布

面积为190m×170m的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10m等间距布置和平均10m不等间距布置。沿平行导体①、②、③、④、⑤的泄漏电流密度分布曲线。从此可见，不等间距布置的接地网，边上导体①的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右；对于导体②的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等(仅相差0.3%)；对于中部导体③、④、⑤，不等间距布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。

1.2均匀土壤表面的电位分布

由表1的计算结果可知，不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。同时不等间距地网的最大接触电势较等间距地网的最大接触电势降低了60.1%，极大地提高了接地网的安全水平。

表1计算结果比较

布置

最大网孔电位Vmax／kV

最小网孔电位Vmin／kV

最大接触电势Vjmax／kV

接地电阻

R／Ωδ／%

等间距

5.709

5.081

0.799

0.523

12.2

不等间距

5.544

5.506

0.315

0.519

0.7

注：1)δ=(Vmax-Vmin)／Vmin；

2)地网面积为190m×170m；

3)长方向导体根数n1=18，宽方向导体根数n2=20。

1.3节省大量钢材和施工费用

如果按10m等间距布置的新塘变电站接地网，最大接触电势在边角网孔，其值为0.799kV，但采用不等间距布置时，保持最大接触电势与该值接近，这时可节省钢材31.2%，见表2。

2接地网优化设计的方法

在设计时采用尝试的方法来确定均压导体的总根数和总长度，即先对地网长和宽方向的导体根数n1和n2进行试算，对于大地网一般可采用均压导体间距为10m左右试算，若接触电势满足要求，进行技术经济比较后再考虑增减导体的根数。当确定了n1和n2后，则地网长宽方向的分段数就确定了：长方向上导体分段为k1=n2-1，宽方向上的导体分段为k2=n1-1，然后按下式得出各分段导体的长度。

表2使用钢材量的比较

表2使用钢材量的比较

布置

n1

n2

Vjmax／kV

钢材长度L／m

等间距

18

20

0.799

6860

不等间距

12

14

0.756

4700

Lik=L.Sik，

式中L——地网边长(长方向L=L1，宽方向L=L2)，m；

Lik——第i段导体长度，m；

Sik——Lik占边长L的百分数。

Sik与i的关系似一负指数曲线，即Sik=b1×e-b2i+b3，

式中，b1，b2，b3均为常数，其确定方法如下：

当7≤k≤14时，当k＞14时，

对于任意矩形地网，只要长、宽方向导体的布置根数一经确定，就可根据长、宽方向导体的不同分段k，分别按上述推得的公式布置导体的间距。

3结论

a)采用不等间距布置优化设计接地网，能够使地网各网孔电位趋于一致，从而提高了变电站的安全水平。

b)在同样安全水平下，优化设计的接地网较常规布置的接地网，一般能节省钢材量达38%以上，同时也减少了相应的接地工程投资，在技术上、经济上较为合理。

c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网，其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。

参考文献

1解广润.电力系统接地技术［M］.北京：水利电力出版社，1985

变电站设计篇8

（国网湖北宜昌供电公司 湖北 宜昌 443000）

摘 要：变电站是配电系统的重要组成部分，做好110KV变电站配电设备设计、配置对促进安全配电、高效配电目标的实现具有重要意义。结合当前国内110KV变电站配电设备的配置、自身的工作实践对110KV配电设备的设计和配置进行了分析。主要从主变压器台数的确定及选择、主变压器容量的确定、主变压器的形式选择、断路器的设计与选择、隔离开关及电压主线的选择等方面对110KV变电站的配电设备设计及配置进行了研究。

关键词 ：110Kv；变电站；配电设备；方法

中图分类号：TM633 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．06．041

变电站是配电系统的重要组成部分，要实现110KV线路的安全供电，满足居民生活、企业生产需要的目标，必须要科学的进行变电站配电设备设计，优化配电设备设置。

1 110KV变电站的主变压器的设计及配置

主变压器的设计与选择是110KV变电站设计与配置的主要任务，这事关到变电站是否能够安全运行。

1．1 主变压器台数的确定及选择

变压器是110KV变电站所中最为重要的设备，其主要的作用就是通过变换功率来减少供电过程中线路的能量消耗、降低供电成本，实现远距离配电的目的。因此，进行110KV变电站配电设备的设计首要的就是要确定主变压器的台数及其配置。从当前我国城乡输配电的实际情况来看，110KV配电主变向为向10KV、35KV两种线路进行功率的转换，为了提高变电站供电的可靠性、稳定性，防止变电站主变压器因故障影响用户用电，变电站主变压器一般设置为2台，这样两台主变压器可以互为备用，最大限度地避免了因为故障或者检修而导致停电现象的发生。同时，在大型专用变电站或者孤立的一次变电站要尽量安装3台主变压器，3台主变压器的配置模式接线网络比较复杂，对施工技术、维护技术能力要求也较高，因此，在一般的小型变电站、单一的变电站设计中还是以2台主变压器的设置为宜。

1．2 主变压器容量的确定

110KV变电站中主变压器容量的确定需要在满足正常变压、负荷需要的基础上，上浮10％以上的容量空间，以满足临时负荷增加需求。主变压器容量的大小主要取决于电网的结构、变电站所带负荷的性质等两个因素。一般情况下，重要负荷的变电站要考虑到当一台变压器停止运行时，另外的变压器的负荷、容量在既定的时间内能够满足一级、二级负荷需要，而对于一般的变电站则需要保证当一台主变压器停止运行以后，另外的主变压器能够保证全部用电负荷的70％以上的用电需求即可。以保证70％的用电负荷为例，由于主变压器的事故过载负荷能力一般为40％，这样即使一台主变压器发生故障停运，那么另外一台变压器也可以保证满足98％以上的用户用电需求。主变压器的容量级别尽量做到标准化、系列化，容量级别不宜过多。主变压器的容量可以采用下面的公式进行计算：

S＝0．7×（S1＋S2＋…＋Sn） （1）

公式（1）中S代表主变压器的容量，S1、S2、Sn分别代表35KV、10KV等分别代表变压器另一侧的负荷。

1．3 主变压器的形式选择

主变压器形式的选择需要综合考虑主变相数、绕组数、主变调压方式、连接组别、容量比、主变冷却方式等诸多因素。一般情况下，变电站主变压器都采用三相线或者单相线设计，变电站规模较大时宜选择单相，否则以选择三相为佳；绕组数的选择，110KV变电站设计中，当通过变电站主变压器各个侧绕组的功率达到变压器总容量的15％时，宜采用三绕组变压器，可根据施工条件、工程要求选择分裂变压器、自耦变压器以及普通三绕组变压器；变电站主变压器的电压是通过分接头开关来控制的，主要有无激磁调压、有载调压两种控制方式；国内110KV变电站主变压器绕组采用Y连接方式。另外，还要考虑到当冷却系统出现故障时，主变压器所允许的过负荷的大小，例如按照《电气工程电气设计》手册规定，当主变压器冷却系统发生故障时，空气温度为0℃时，允许运行的时间不得超过18小时，当空气温度为10℃时，允许运行的时间不得超过8小时，否则，如果运行时间超过上限，就极易发生烧坏主变压器的情形。

2 110KV配电运营设备的设计及配置

2．1 断路器的设计与选择

110KV变电站中断路器起着保护和控制高压回路的作用，是保障变电站及线路正常运行的重要的电器设备。从配电的成本及维修的角度来看，110KV变电站断路器的选择以选择同一型号、厂家的设备为佳，这样能够大幅减少备用件的种类，也利于日常检修与维护工作的开展。断路器的选择需要根据变电分测额定电压、额定电流、动稳定电流以及热稳定电流来确定、设计额定开断电流。在确定110KV变电站断路器时，要确保断路器具有良好的热稳定性、动稳定性、绝缘性、较强的短路能力以及尽可能短的分段时间，以实现变电站安全、高效运行的目标。实践中，110KV变电站的断路器一般使用绝缘性能好、体积小、使用寿命周期较长的六氟化硫断路器，这类断路器的灭弧能力比较强，而且易于维护、检修。

2．2 隔离开关及电压主线的选择

隔离开关主要的作用是隔离电源，实现对110KV高压线路的有效控制，隔离开关在分开之后必须要有较为明显的断开点、足够的绝缘距离，还要具有良好的动稳定性、热稳定性以及机械强度，隔离开关的还要装设必要的连锁机构。110KV电压主线大多采用软导体导线，其中，尤以加强型钢芯铝绞线的应用最为广泛，并根据实际情况进行电晕检验。

3 结论

总之，110KV变电站设备的设计、配置是实现正常配送点的有效保障，如何设计110KV变电站的主要设备、线路这与该变电站的负荷以及用电特点密切相关。在做好主变压器、主要的配电运行设备的设计、配置的同时，还要科学的选择互感器、优化配电装置的布设、做好防雷保护等，以最大限度降低突发性事故对110KV变电站的正常运行造成的不利影响，促进110KV变电站正常运行、供电的目标的顺利实现。

参考文献

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