【摘要】文章以电气主接线、配电装置、系统保护为重,最对城市变电站的设计进行重点阐述。其设计思路和方法能,对城市变电站的设计者有一定的启示和借鉴作用。
【关键词】城市变电站；电气系统设计；综合自动化
1 城市变电站分析
随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农村网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农村网110kV变电所的建设迅猛发展。在城市人口集中、高楼大厦林立、用地十分紧张的情况下，城市的高低压线路走廊受到限制，给城市高低压网络的发展和变电所建设带来一定困难。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来一定困难。如何设计城网和农村网110kV变电所，是城网和农村网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建110kV变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。
2 城市电器系统设计
近年来，为保证安全、优质、经济供电，更好地为地区经济服务，国家筹集了巨额资金，进行了为期三年的“城、农网”即“两网”改造工程。“两网”改造工程中，安徽省安排了多个35 kV变电站建设。根据各具体项目，在实现工期短、造价低、布局新颖、技术先进等方面进行了多种有益尝试和探讨，取得了不少成功的经验。现结合我省35 kV变电站的建设和设计，就35 kV变电站的标准化、小型化设计和建设方案进行探讨，以期取长补短，取得更好的经济效益和社会效益，主接线由于经济基础较弱，安徽各地区工业性用电比例较小，农业负荷比例较大，用电最大负荷处在第三季度（长时）或大年三十（短时），二、三季度在圩区防汛抗旱期间负荷较大，且必须保证供电，因此要保持一定水准的负荷平台。设计时主接线一般分两期实施，终期按两台主变考虑；主设备选择主变压器的选择：采用油浸、自冷、有载调压、低损耗变压器，容量为2～10 MVA为宜。设立两台主变时，其容量按1：2配置为宜；最大负荷利用小时较高者，如超过5 MVA时容量应按1：1配置。若运输条件允许，优先选用全密封变压器；设计标准是根据原国家经贸委《关于下达2000年度电力行业标准制定、修订计划项目的通知》电力[1999]40号文的安排，对SDJ2－1988《220～500kV变电所设计技术规程》进行修订的，原能源部颁发的《220～500kV变电所设计技术规程》SDJ2－1988自颁布实施以来，为提高电力建设的工程设计质量和标准化、实现变电所的安全、经济、可靠方面起到了积极作用，收到良好效果，规范组在修订规范过程中，进行了广泛的调查研究，认真总结了规范执行以来的经验，吸取了部分科研成果，广泛征求了全国有关单位的意见，最后由我部会同有关部门审查定稿。修订后的规范共分四章和十一个附录。修订的主要内容有：增加了63kV、110kV变电所部分；新增的章节为并联电容器装置、二次接线、照明、远动和通信、屋内外配电装置、继电保护和自动装置、电测量仪表装置、过电压保护及接地、土建部分等；原有蓄电池章合并入所用电源和操作电源章节中：对主变压器和电气主接线章节充实了内容深度：原规范土建部分的条文过于简略，本次作了较多的增补，增补的主要内容为变电所结构采用以概率理论为基础的极限状态设计原则、建筑物和构筑物的荷载、主建筑物的建筑设计标准、建筑物的抗震构造措施、变电所的防火设计等，本规范的土建部分，必须与按1984年国家计委批准发布的《建筑结构设计统一标准》GBJ69－84制订、修订的《建筑结构荷载规范》GBJ9－87等各种建筑结构设计标准、规范配套使用，不得与未按GBJ68－84制订、修订的国家各种建筑结构设计标准、规范混用。
3 城市电器站电气设计综合自动化
变电站综合自动化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也采用了新的技术，新型的全分散式变电站自动化系统，设计思想上实现了变电站二次系统由“面向功能”设计向“面向对象”设计的重要转变。系统不再单纯考虑某一个量，而是为某一设备配置完备的保护、监控和测量功能装置，以完成特定的功能，从而并保证了系统的分布式开放性。其特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护、监控和测量功能的集成装置，亦可以是现场的保护、监控和测量部件分别保持其独立性。变电站遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机；通信网络是综合自动化变电站与常规站的最明显的区别之一，只有采用通信网络，才可能节省大量电缆。因此必须保证通信网络安全、可靠，传输速度满足变电站综合自动化系统的要求。全分散式变电站自动化系统的实现尤其依托于如今发展很快的计算机网络技术。引入先进的网络技术使得自动化系统的实现更加简单，性能也大大优于以往的系统，并可解决以往系统中链路信息传输的实时性问题，以及信号传输的容量问题；变电站综合自动化是指变电站二次系统通过利用计算机技术、现代控制技术、网络通信技术和图形显示技术,实现集常规变电站控制、测量、信号、保护、计量、自动装置、远动等功能于一体的计算机监控系统,它是一种新型的自动装置和系统。根据变电站在系统中的地位和作用,其运行管理模式可以是有人值班,也可以是无人值班。有人值班的变电站综合自动化系统服务对象是站内的运行值班人员,因此需配设功能强大的人机界面和相关的监控应用软件,通过VDU导向的操作员工作站,实时地向运行人员显示或打印详细的运行参数、运行状态以及事故报警信息,提供有关参数的整定修改、软硬件维护和操作指导,实现设备或系统的操作控制与监视,为变电站的安全可靠运行提供保证。为保证对时精度,同步卫星时钟分别在变电站层和测控层设置。GPS应具有通信接口、同步脉冲接口或其他形式的同步信号接口,以满足站内智能设备同步对时要求。系统采用软硬结合的对时方案,通信接口与远动终端相连,同步信号接口直接输出至测控装置、继电保护装置以及其他IED设备,确保全站时钟同步，采用综合自动化控制方式和测控继电保护下放布置方案,并实施无人值班管理模式是变电站自动化技术的发展趋势,不仅技术上先进可行,功能完善,而且也极具经济效益。随着电网规模日新月异的发展,自动化设备性能的完善和提高,采用综合自动化的变电站无人值班管理模式将更具生命力,在电网中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]发电厂电气部分.电力工业出版社. 范锡普编，2004
[2]变电所设计技术规程.水利水电出版社，2005
[3]高压配电装置设计技术规程.水利水电出版社，2001
[4]中小型变电所实用设计手册.中国水利水电出版社，2004
[5]发电厂变电站电气设备.中国电力出版社，2004