试析城市变电站一次设计及相关问题

1城市变电站一次设计的相关概述

1.1在城市供电中变电站的作用

变电站在城市电力系统当中主要是负责电压变换、电压接受、分配电能、控制城市电流流向等重要的电力设施。变压器是控制城市电压高低的主要电力设备，其作用主要是负责调控电厂的输配电压，但同时也能够有效降低输电过程中电力线路的损耗，此外也有一部分变压器降压后送至用户端使用。它的工作原理是通过自身的主变压器将电力系统中各级电压中的电网有机的联系起来。针对不同的电力网络情况，变电器对电力的升压和降压幅度也是不相同，根据电压等级以及具体作用的异同，变电器的分类也多种多样。根据输配电距离的不同，电压也会发生变化。在种类繁多的变电站中，110KV的变电站的使用范围最为广泛，变电站的数量也最多。110KV变电站直接面向用电用户，因此对110KV变电站的设计必须安全可靠，且具备一定的经济性，才能有效应对用户用电的各种多变的需求。提高变电站设计的科学性与合理性，对保证地区经济与生活需求具有十分重要的意义。

1.2城市变电站一次设计的基本内容

城市变电站在实际的一次设计中，需要科学的对主接线、变压器、高压配电器等进行选择和布置，发挥一次设备和线路的功能。在实际的城市变电站一次设计中，需要严格的遵循国家的相关设计标准，确保设计质量。并满足城市用户的基本需求，使得变电站的功能更加灵活、实用，促使变电站可以为城市的建设和城市的发展提供电力基础，推动城市的持续健康发展。

2电气主接线设计问题

现阶段，城市电气主接线设计，通常采用复杂的设计形式，而这种复杂的形式，可以使得城市变电站的运行质量和运行可靠性得到提升。但是受到复杂的电气主接线设计，使得变电站的维护和管理较为困难。尤其是维护过程中，受到主接线复杂设计的影响，使得主接线的故障检测和故障分析较为困难，影响主接线的维护质量。此外，复杂设计还会导致影响变电站的占地面积增加，维护成本和建设成本增加。针对电气主接线的复杂设计，需要科学的展开电气主接线的优化设计，结合电气设备的特点、负荷的性质、电压等级等因素，选择经济效益最优、设计最为简单的主接线方式。

3主要电气设备的选择问题

3.1变压器

3.1.1变压器容量的选择

变电站主变压器容量主要根据变电站供电片区负荷发展情况确定,一般可根据供电区5～10年的用电负荷发展情况确定，同时还要结合地区电力平衡综合考虑（一般以市、县作为平衡区域），使得整个地区容载比处于一个合理的水平。一般220kV变电所的容载比可取1.6～1.9，35～110kV变电所的容载比可取1.8～2.1。如果主变压器容量过小，长期过载运行对主变压器的运行、绝缘非常不利，严重影响供电安全和供电可靠性。相反，主变压器容量选择过大，则一次性投资大，且低负载率运行主变压器损耗也相应增大，造成很大浪费。对于变电站扩建工程，主变压器容量原则上与现有主变压器容量相同，这是为了满足并列运行要求。

3.1.2变压器数量的选择

为了满足变电“N-1”的要求，变电站应安装2台变压器，当其中一台变压器出现故障时可以将其负荷自动的转移到正常运行的另一台变压器，保障电力的正常供应。但如果供电区域用电需求不大，一次性安装两台主变压器很不经济，安装一台主变压器也是可以的。现在的城市及周边地区用地非常紧张，变电站建设普遍征地困难，从节约土地资源、提高土地利用率角度看，每座变电站远景应建设2～3台主变压器的规模。

3.2互感器

3.2.1电流互感器变比选择

用于计量或测量的电流互感器一次额定电流不应太大，正常负荷电流为电流互感器一次额定电流的60%，且不小于30%。电流互感器一次额定电流选择太小或太大都会造成测量精度不足。保护级电流互感器在流过正常负荷电流时无精度要求，其只在过负荷或短路时起作用，为了避免短路时互感器铁芯磁饱和，所以应选用较大变比。具体变比值应根据短路电流大小及准确限值系数确定。

3.2.2电流互感器结构型式选择

传统的电流互感器均为正立式，倒立式电流互感器是新型的电流互感器，有别于传统的正立式电流互感器。倒立式电流互感器二次绕组及一次绕组集中置于整个产品的上部储油柜内,且主绝缘包在二次绕组的外侧。它相比正立式具有体积小，较高的动、热稳定性特点，避免了正立式互感器底部易受潮导致主绝缘击穿问题。所以除了对抗震性有特别要求外，设计应优先采用倒立式电流互感器。

3.3断路器的选择

选择断路器要考虑多方面的因素和指标，这是变电站一次设计的重要环节。选择断路器时最重要的标准是绝缘性能要好，因为当线路发生跳闸等突发状况时，断路器可以保证其绝缘，从而为检修人员提供足够的时间；同时断路器还应该是良好的导体，以保证电流较大时不会发生线路故障，如果发生电流短路，要有良好的动稳定性和热稳定性，避免发生火灾等危险；断路器的机械寿命和电气寿命应该尽量选取较长者；体积和重量较小、结构简单的断路器的安装方法较为简单，并且有利于检测和维护，根据以上这些因素和变电站的具体要求选择适合的断路器。

4直流系统的设计

为了给变电站内的内一、二次设备、自动化系统以及通信供电，需要在变电站按双充双馈的配置方式设立一套直流系统。此直流系统一般采用220V电压，选用的蓄电池组的电流为200Ah，将这些蓄电池分两组，发生故障按停电2小时计算。直流系统的设计采用单母线分段接线，在各个分段设立开关，每段母线都有自己的一组蓄电池组以及一套充电装置，专门设置蓄电池室来存放蓄电池，选择的蓄电池为阀控式密封铅酸电池；而充电装置则按N+1原则进行模块配置，用4块20A的模块组成一个充电机，多选择采用高频开关的电源。每套系统采取的供电方式都是混合型的，并且都设一套微机控制的蓄电池容量检测仪和绝缘监测装置。不同电压的供电方式不同，例如：110kV的供电方式采用的为放射型，每一间隔的电源多从从直流馈线屏获取，其方式为双回路方式；10kV的部分将按具体的情况对每一段母线进行双回路配置。

结语

总的来说，城市的功能性和服务性的基础是电力能源，随着城市规模和城市用电设备的不断增加，使得城市对变电站的需求不断变化，为了确保城市的持续稳定运行，需要科学的对城市变电站进行建设。而一次设计是城市变电站的重要内容，需要科学的对线路和一次设备进行选择，充分发挥城市变电站的功能。但是在实际的城市变电站一次设计中，需要科学的对变电站的重要内容进行控制，发挥城市变电站的功能，促使城市的功能可以得到有效的发挥，实现城市的持续健康发展。

参考文献

[1]黄兴.变电站改扩建过程中电气一次设计的探讨[J].科技创新与应用,2015.

[2]潘爱强.变电站改建中的变电一次设计[J].通讯世界,2015（18）.