摘要：该文结合安徽省近十个35kV变电站的设计和建设，在总结了不少成功经验的基础上，就35kV变电站的电气主接线设计及电气主设备选型、设备平面布置、变电站综合自动化等方面进行了广泛探讨，对35kV变电站的标准化、小型化设计和建设方案提出了一些有益的建议。

关键词：变电站；电气主接线；设备平面布置；变电站综合自动化

中图分类号：TM645文献标志码：B文章编号:1003-0867(2006)08-0008-03

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35kV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35kV变电站的建设和设计，就35kV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。

135kV变电站设计总则

•符合国家政策及上级技术规范、规程要求；

•满足客户对供电可靠性、电能质量的要求；

•接线清晰明了、运行操作简单、检修方便；

•投资节省、运行费用低；

•留足扩建的余地；

•防误动功能齐全，自动化水平领先，运行人员适应期短。

2主接线和主设备选择

2.1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。

首期工程电气主接线：35kV变电站首期工程一般采用一条35kV进线和一台主变，因此首期工程电气主接线宜采用线路——变压器单元接线。在布置上应对二期工程位置作预留，首期不上的断路器、隔离开关等利用瓷柱过渡跳线；根据计量管理和电网位置情况决定是否上35kV电压母线变压器；35kV站变可接在35kV进线侧，若是10kV站变，也可接在10kV母线上；10kV侧电气主接线采用单母线接线。

二期工程电气主接线：二期工程安装两回进线，两台主变压器的主接线。35kV侧可采用桥形接线。对主变压器运行方式相对比较稳定，操作较少的35kV变电站，宜采用内桥接线；对主变压器操作较多的35kV变电站，宜采用外桥接线。桥形接线和单母线接线相比较可节省一台断路器，但操作复杂。

35kV侧采用单母线接线。考虑今后城乡用电标准一体化的要求，35kV变电站最终将实现两回进（出）线。35kV采用双回进（出）线将会大大加大35kV线路的造价，可折中考虑采用各35kV变电站一主一备（即能手拉手）方式，主供线带正常负荷，事故及检修情况下启动备用线路。两电源之间配置备用电源自动投入装置（BZT）。虽然单母线接线与桥形接线相比要多用一台断路器，但目前35kVSF6断路器已实现国产化，经济压力不是很大，操作可大大简化，尤其有利于35kV变电站实现远方操作和无人值守。

3回以上进出线的35kV变电站电气主接线。有些地区按区域性电网布点要求，应建设110kV变电站，但负荷总量又不大，尚不到需建设110kV输变电等级，而该站又处在各35kV变电站布点的中心。此时，该中心站35kV配电装置应考虑有3回以上进出线，35kV母线宜采用单母线分段接线，每段母线进（出）线以2～3回为宜，其中电源进线每段母线以1回为宜，BZT装置控制分段断路器。此类接线，一期工程可以设隔离开关分段，待双电源进站时再上分段断路器。配电装置布置时如地形许可，35kV配电装置可采用双列布置，改、扩、升压建设方便且灵活。如地形狭窄，只能单列布置。

综上所述，35kV变电站35kV侧电气主接线应按如下方式考虑：

•35kV侧一进线一主变压器的变电站，宜采用线路一变压器单元接线；

•35kV侧两进线两主变压器的变电站，宜采用单母线接线；

•35kV侧有多路出线要求的变电站，宜采用单母线分段接线方式。

10kV侧主接线，一般采用一期为单母线，终期为单母线分段。对照总则，我们认为上述方式有以下优点：

•接线清晰明了、运行操作简便；

•扩建时无浪费；

•实现防误动功能简单；

•无论线路检修，还是变电设备检修，方式灵活可替代，可很好地满足用户对供电可靠性的要求；

•二次配置远方监控容易实现，不易出错。

2.2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2～10MVA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5MVA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。

高压断路器的选择：35kV等级优先采用SF6国产断路器，如运行经验较好的LW8系列产品。10kV等级户内布置的断路器，优先采用机构本体一体化的真空断路器，柜体选择如金属铠装中置式，GGIA柜配VSI、VD4一体化真空断路器。10kV等级户外布置的断路器优先采用柱上真空断路器；10kVSF6断路器在解决压力指示表、密度继电器等易引起漏气的问题后也可选用。10kV用于投切电容器的断路器，必须从做过型式试验的厂家中选用，真空灭弧室和机构型式必须是与型式试验相配套的产品。

高压隔离开关的选择：35kV高压隔离开关，优先选用防污型、材质好、耐腐蚀的产品；无人值守变电站优先选用GW4型带电动机构的隔离开关。高压隔离开关配用接地开关必须选用手动操作机构。

高压熔断器的选择：高压熔断器价格不高，但要优质产品。

互感器和避雷器的选择：电压互感器优先采用干式、过励磁时呈容性的电压互感器或电容式电压互感器，避免铁磁谐振的发生。采用电容器式电压互感器时还可取消高压侧熔断器。电流互感器则应选用0.2级专用电流互感器。若造价有余地，35kV电流互感器也应专用，否则也应选用带0.2级副线圈的电流互感器。若伏安特性等电气性能满足二次要求，保护用电流互感器可采用断路器附带的套管式电流互感器，否则须要选用独立式电流互感器。避雷器一律采用金属氧化物避雷器，户外优先选用瓷绝缘避雷器，户内优先使用合成绝缘避雷器。

电力电容器的选择：优先选用全膜电容器；有两组及以上电容器组时，需配用6的空心或干式电抗器。变电站季节负荷较大者，宜选用可无载投切分组的集合式电容器组，或将分散式电容器组分属两个开关投切，容量变动可对单个电容器投切，实现合理的无功补偿，提高电压合格率及功率因数。

直流电源的选择：直流电源宜选用具有微机检测及远传接口的高频开关电源的成套直流电源装置，其中模块以2块5～10A为宜。蓄电池宜选用性能较好的国产阀控全密封铅酸蓄电池，容量以40～80Ah为宜。

二次设备的选择：考虑所选继电保护设备具有先进性，又有成功的运行经验，应优先选用微机型继电保护设备。10kV保护优先采用分散布置；35kV保护在确定主供电电源后，备用电源当联络线用时应配备线路保护，且可与备用电源自投装置（BZT）并屏安装；35kV馈线保护采用集中组屏布置形式。主变的纵差动保护是否配置，要根据主变容量及电流保护灵敏性、选择性校验情况安排。所选微机型保护装置应具有能与变电站综合自动化或RTU灵活的接口方式。

变电站自动化系统的选择：新建、技改的35kV变电站宜按照综合自动化要求建设。设备选型应满足无人值守的要求。综合自动化系统应具备微机“五防”闭锁功能，具备接入火警信号等功能。

通信的选择：应选数字式载波通信，有条件的可利用一点多址、扩频、光纤通信等手段。保留租用中国电信市话，保证通话独立畅通。

3多样化的设备平面布置

我省近几年新建和改造的35kV变电站的总体布置，一般根据电网地理情况及环境条件并结合运行、检修和安装方便的要求，再考虑能节约用地、节省投资。大致有以下几种模式：

（1）35kV采用屋外中型配电装置，10kV为屋外半高型配电装置，主变压器设在屋外，采用集中式控制保护。须设建筑物（二层楼），控制室位于二楼（考虑防洪）。

（2）35kV采用屋外中型配电装置，布置方式同模式（1）。10kV为屋外中型配电装置，双列布置，采用集中式控制保护，设单层建筑物作控制室。主变安装在地面的基础上，介于10kV及35kV配电装置之间靠近10kV配电装置。在主变与35kV配电装置之间设一条主干马路，马路直通大门并且设环形巡回通道。这种布置形式占地面积大，土建工程量和费用较小，10kV布置清晰，建设周期短，相邻设备间距较大，检修、运行维护方便，容易扩建。但是整个高压电器置于屋外受外界环境的影响，设备运行条件恶劣，须加强绝缘，雷雨时对设备的维护和操作不方便。

（3）35kV、10kV配电装置同模式（2），但有设主马路的。10kV控制保护采用就地方式，置于户外；35kV采用集中式控制保护。设单层建筑物作控制室。这种布置形式占地面积很小，土建工程量和费用较小，10kV布置清晰，但间隔间距较小，检修、维护不方便。没有主马路时，不易扩建。整个高压电器和10kV控制保护都置于屋外受外界环境的影响，设备运行条件恶劣，须加强绝缘，雷雨时对设备的维护和操作不方便。

（4）35kV采用屋外中型配电装置，主变间隔和进出线间隔分别在母线两侧呈双列布置，10kV采用箱式配电装置，主变安装在地面的基础上，介于10kV及35kV配电装置之间，靠近35kV配电装置。在主变与箱变之间设一条主干马路，马路直通大门并且设环形巡回道。10kV配电装置及全站控制保护置于箱体内，不设控制室。这种布置形式占地面积较小，无需建房，土建工程量和费用小，现场安装简单方便，箱体内设环境温控系统，设备运行条件好，可靠性高；箱体内每个间隔可双面运行维护，检修操作方便；扩建或搬迁容易。

（5）35kV采用屋外中型配电装置，主变间隔和进出线间隔分别在母线两侧呈双列布置。10kV采用屋内成套配电装置，可选用固定式或中置式高压开关柜，布置于开关室内。主变安装在地面的基础上，介于10kV及35kV配电装置之间，靠近35kV配电装置，主变中心与10kV开关室墙中心距离为12m。在主变与开关室之间设一条主干马路，马路直通大门并且设环形巡回道。全站控制保护集中安装于控制室内。这种布置形式占地面积较小，室内设备维护量小、检修操作方便，但是房屋建筑的工程量和费用较大，建设周期长。该模式也适用35kV开关兼变电站的设备布置。

农村35kV布置方案要从建设规模、电网情况、地理环境、投资工期等多方面要求入手，合理选用布置方式。综合以上5种模式我们推荐模式（2）户外布置方式、模式（4）箱式开关室方式及模式（5）传统开关室方式。

4变电站综合自动化的考虑

自从1987年清华大学研制成功第一套变电站综合自动化系统投运十多年来，由于技术水平的不断提高，体系结构也在不断改进。根据综合自动化系统设计思想和安装的物理位置的不同，综合自动化系统硬件结构形式可以分成很多种类。其结构形式有集中式、分布式、分散（层）分布式；从安装物理位置上来划分集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。

典型的35kV变电站综合自动化系统采用分布式结构，装置分成管理层、变电站层和间隔层，利用现场总线技术信息上传，保护功能完全独立，远动与监控系统共用间隔层，利用现场总线技术信息，保护功能完全独立，远动与监控系统共用间隔层信息采集装置，达到了分布式RTU技术标准。

间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和断电保护部分。间隔层本身是由各种不同的单元装置组成，这些独立的单元装置直接通过总线接到站控层。

站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务。

管理层由一台或多台微机组成，这种微机操作简单方便，界面汉化，使运行值班人员极易掌握主要功能包括：数据处理、画面显示、打印和谐波分析计算等。

对已建成的35kV变电站进行综合自动化改造时，宜采用集中组屏的分层分布式综合自动化系统，可以充分利用已有的二次电缆进行综合自动化改造，缩短施工周期，且综合自动化系统由于置于室内，运行环境稳定，维护方便。对新建35kV变电站综合自动化系统我们推荐采用分散分布式与集中组屏相结合的综合自动化系统，该结构采用“面向对象”，即面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计的，间隔层中各数据采集、监控单元和保护单元做在一起，并将这种机箱就地分散安装在开关柜上或其它一次设备附近。这样各间隔单元的二次设备相互独立，仅通过光纤或电缆网络由站控机对它们进行管理和交换信息，最大限度地压缩了二次设备及其繁杂的二次电缆，节省了投资，又可减少二次回路调试工作量。