变电站设计中应注意的几个问题(修改稿).doc

变电站设计中应注意的几个问题高鹏1马龙涛1X小兵1马江泓2（XX供电局，XX XX，710032；2.西北电网XX，XX，710048）摘要:本文从运行维护的角度出发，探讨了变电站设计中的总体部分、直流系统、非有效接地系统的消谐措施、防误闭锁、站用变间隔电流互感器、电容器、电抗器等方面应注意的几个问题,并提出了具体的解决方案以期提高变电站的设计质量关健词:变电站；设计； 变电运行Problems needing attention in design of substationsGAO Peng1, MA Longtao1, ZHANG Xiaobin, MA Jianghong2 (1. Xi’an Power Supply Bureau,Xi’an 710032, China; 2. Northwest China Grid Company Limited, Xi’an 710048, China)Abstract:In view of the user and maintenance, this paper discusses several problems in the design of the substations. The problems involve several aspect in substation design, accordingly, they are the system design,DC system, Anti-resonancemeasures, Anti-misoperation system, selection of Current Transformer in substation-used transformer switchgear, Power Capacitor, Reactor .In addition,to improve the quality of substation design,this paper also give selutions to the problems.Key Words: substation; design; substation operation0.引言近年来，随着电网建设的高速发展，对变电站设计的速度和质量的要求也越来越高。

设计质量的好坏将直接影响着该变电站投用后的安全运行下面笔者根据多年的工作经验对在设计中一些需要注意的问题和容易忽视的细节进行了阐述1.总体部分（1） 设计中除了遵循各种国标、行业标准外还应满足各种反事故措施的要求2） 应按照系统的最终接入方式和最大短路电流来选择设备的短路容量设计时应留有余量，为日后的改造、扩建创造便利条件3） 无人值班变电站应考虑集控的接入通道、集控主站的容量等问题4） 对侧变电站的现存设备的适应性应统筹考虑2.直流系统设计2.1系统接线避免采用两台充电机，一组阀控蓄电池的接线方式某些变电站的典型设计中的直流系统采用了两台充电机，一组阀控蓄电池的接线方式，这种设计不太合理两台充电机，一组蓄电池的设计是沿袭原来采用相控充电机、固定防酸蓄电池时的设计思想殊不知设备情况已发生了变化原来的相控充电机可靠性不高，因此一般采用两台充电机；而固定防酸蓄电池造价高、寿命长、可靠性高，所以一般采用一组蓄电池目前采用的高频开关电源的充电机为N+1备份，且各模块可脱离监控单元独立进行工作，充电机的可靠性已大大提高而阀控蓄电池虽使用安全、日常维护量小但其可靠性和寿命明显不如固定防酸蓄电池因此合理的设计应重点加强蓄电池的可靠性。

应采用双套充电机、双组蓄电池而非双套充电机、单组蓄电池为不提高投资，蓄电池的容量可选用原蓄电池容量的一半这样本质上为两套直流系统，两组蓄电池电、两台充电机、两面馈线屏，正常运行为分裂运行，充电机或蓄电池检修时并列运行系统方式灵活，每段母线上的充电机和蓄电池可同时撤出系统，当撤出系统后充电机和放电回路可对本段母线的蓄电池进行核对性充放电2.2蓄电池的选用目前变电站的阀控蓄电池主要采用2V和12V两种各有其优缺点2V蓄电池的优点是电池设计寿命长并且可靠性高，损坏1-2节可将其短接，不会对系统电压有大的影响，缺点是造价较高、维护量大、占地面积大12V蓄电池的优点是每组仅18块（220V系统），维护、更换都比较方便，造价比相同容量的2V电池低、结构紧凑、占地面积小，缺点是设计寿命少于2V电池，损坏1-2节对系统电压影响较大，不能短接，一般需更换权衡利弊后110kV变电站宜采用2组12V，100AH的蓄电池；330kV与以上变电站宜采用2组2V，≥300AH的蓄电池2.3放电回路蓄电池的核对性充放电，对蓄电池的寿命和整个直流系统的安全至关重要，是以后运行过程中的一项长期、经常性的工作为日后的运行维护方便，应设计蓄电池放电回路、并带有放电模块，运行中可将单台充电机、单组蓄电池撤出运行进行核对性充放电。

并要求具有智能放电功能,可根据单瓶截止电压、整组截止电压、放电时间等参数设置放电方式2.4馈线方式变电站直流网络的馈线应采用何种形式更为合理DL/T 5044-2004《电力工程直流系统设计技术规定》条规定“直流网络宜采用辐射供电方式”而《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》13.3.1.1规定“新、扩建或改造的变电所（站）直流系统的馈出网络应采用辐射状供电方式，不应采用环状供电方式在用设备如采用环状供电方式的，应尽快改造成辐射状供电方式相比而言设计规X的规定比较合理，反措的规定有些片面330kV与以上变电站一般设有保护小室，采用辐射状供电时的电缆敷设距离短（电缆仅需从馈线屏辐射到各保护小室的分电屏，从分电屏辐射到各保护装置），且蓄电池的容量大，易满足馈线网络的多极极差配合因此在330kV与以上变电站采用辐射状供电方式较合理110kV变电站有多条10kV出线，且目前的保护设计多为就地设计，直流如采用辐射供电方式，电缆用量多，造价高反措中要求辐射供电是为了提高可靠性，在辐射供电方式下如果一条10kV出线保护的电源开关越级跳闸，不会使上一级保护由于失去电源而不能动作，造成事故扩大其实要只要对主变和母联间隔的10kV开关操作、保护电源单独从直流馈线，其他10kV出线仍采用传统的环网供电就可很好地平衡可靠性和造价。

3.非有效接地系统的消谐措施的设计10kV、35kV等非有效接地系统系统多采用电磁式电压互感器（TV），因电磁式TV是一个典型的非线性电抗，当系统发生接地、分合闸等外界扰动时，就有可能因参数满足谐振条件而产生铁磁谐振为了避免铁磁谐振，应设计消谐措施目前的消谐措施有加装一、二次消谐器、消弧线圈，采用励磁特性好TV、抗谐振TV等在采用中应注意以下关键点：1）一、二次消谐器能一定程度上减少谐振的幅度、吸收谐振的能量，减少TV饱和的几率，不能预防谐振发生此外一次消谐器对各相TV特性的一致性要求较高，如一致性不好则会产生零序电压，打出虚假的接地信号消弧线圈能消除单相接地时的间歇性弧光过电压，减少TV饱和的几率，对其它原因造成的TV铁芯饱和也有一定的效果，可在一定程度上减少谐振，其效果优于一次消谐器2）防止TV的谐振除采用一、二次消谐、消弧线圈等手段外，还可产生谐振的源头着手，如采用励磁特性好TV、抗谐振TV等对于系统参数易产生铁磁谐振的35kV系统，其TV可设计为电容式3）在同等条件下采用励磁特性好的TV不易发生谐振[1]为减少发生谐振的几率应在TV的技术条件中增加对励磁特性的要求励磁特性有两个方面：一是励磁特性的一致性，二是励磁特性的量值。

目前国标（GB1207-1997）和行业标准（DL/T726-2000）对40.5kV与以下的互感器励磁特性无规定《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中对励磁特性的量值有一些要求对励磁特性的控制措施主要有两方面，一是改变互感器铁芯的分布，使其不易出现饱和二是出厂前对互感器按3台进行配组，提高其一致性技术条件中的具体要求如下：①一致性要求：要求各相TV在一次额定电压下励磁电流最大和最小之比不超过130％②励磁特性的量值：在1.9Um/电压下，TV的铁芯磁通不饱和4）采用一次消谐器应注意几个问题[2]：1）TV的中性由直接接地改为经过消谐器接地后，其中性点最高电压可达到数千伏，应考虑一次N端子的对地和对二次端子间的绝缘要求，不能使用半绝缘的TV2）为防止在运行中打出虚假的接地信号，应对TV的一致性提出要求4.防误闭锁设计防误闭锁设计的原则是以电气联锁、设备自带的机械联锁、测控闭锁来实现间隔的闭锁，用微机闭锁来补充实现逻辑关系复杂的跨间隔闭锁同时应注意以下方面：1）需加深对防误闭锁的设计深度很多变电站的初设乃至施工图中对闭锁的设计仅用“全站采用微机闭锁”等一语带过，既没有整体设计，也没有闭锁关系图纸、更没有锁具的安装地点和安装方式，给施工和运行带来不便。

2）电动刀闸应设计电气联锁，不能因有微机闭锁而省略电气联锁3）完善主变接地刀闭锁条件为检修方便，一般在主变各侧设计主变的接地刀，但往往该接地刀的闭锁条件未考虑全，仅考虑本侧的开关或刀闸的状态主变接地刀的闭锁条件应为：主变在冷备用状态（主变各侧变刀闸均拉开）才能合接地刀；主变各侧接地刀均拉开后才能操作各侧的变刀闸主变接地刀如果是电动刀闸，则应将各侧变刀闸的辅助开关接点串入其电气联锁回路；如果为手动操作则需增加具有上述闭锁条件的电磁锁或微机闭锁锁具5.站用变间隔电流互感器（TA）变比的选择随着电力系统的传输容量越来越大，系统的短路容量快速增加尤其是10kV系统，短路容量从以前的几千安增大到了几十千安我国以前生产的电流互感器的额定动稳定电流和额定短时热电流（以下简称动稳和热稳）是按照当时电力系统短路容量设计的，其值都比较小因此对TA动稳、热稳的校验十分重要设计人员往往重视对主变10kV侧开关间隔和10kV出线、电容器间隔的动稳、热稳的校验，遗漏了对站用间隔TA的稳定性校验对于所有10kV间隔的电流互感器，其远离电源方向的任一点发生短路，短路电流都会流过该电流互感器，短路电流随短路点离母线距离的增加而减小，当短路点发生在电流互感器接线端时，短路电流最大，其值与母线短路电流基本一样。

因此，在选择电流互感器动、短时热稳定电流时，可以取临近的母线短路电流DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》和DL5137-2001《电测量与电能计量装置设计技术规程》要求TA 额定一次电流，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60％左右，至少应不小于30％；对于站用间隔的TA变比的选择设计人员如仅按照站用变的容量进行，往往选出的互感器容量变比很小，不能满足动稳、热稳定的校验慎重选择变比小于200/5的TA6.电容器、电抗器电容器设备的故障率较高，设计中要考虑日后运行维护的方便集合式电容器虽占地面积小但现场无法检修，故障后必须返厂，设计中避免采用组架式电容器结合了分散式电容器和集合式电容器的优点，检修较方便，结构也比较紧凑，推荐采用空心电抗器的漏磁大，对设备的显示器和人员的健康影响较大，户内站面积小不应采用，户外站如要采用应尽量远离控制室、住宅楼等区域7.全站照明在保证室内光亮度的情况下，应考虑投产后运行维护的方便，因此设备室内的照明灯具应避免安装在设备的上方或安全围栏内，通风与照明的开关应安装在走廊或设备室的门外在户外设备区、户内的主变或GIS室内所选灯具应尽量考虑采用大型投射灯，减少灯具数量。

灯具采用长寿命灯具，减轻维护量为维护方便，灯具安装高度不宜超过2.5米，若超过5米应考虑加装维护爬梯10千伏高压室在开关柜的正面与背面均应有足够的照明，便于运行人员巡视与检修人员工。