变电站模块化建设范文

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1 模块化在变电站中的发展历程

在变电站发展过程中，模块化技术在90年代末开始发展。我国部分厂家开始在预制箱体内，安装二次装置、10kv开关设备，其他设备仍然常规布置，即模块化技术在变电站运用的第一阶段，称为10kv箱式变电站。因大多采用常规开关柜，因体积较大，使得箱体的操作走廊变小，安全性不高，维护、吊装极为不便，且影响整体运输。选择金属材料制作外层钢板，影响了箱体防潮和保温。

从2000年开始，10kv开关设备和35kv开关设备逐渐在预制箱体内安装，即模块化技术在变电站中运用的第二阶段，称为两侧箱式阶段，进而实现局部模块化。但是，箱体内仍然选择常规开关柜，使得箱体的操作走廊变小，安全性不高，维护、吊装极为不便，且影响整体运输。

在2006年，开始进入全绝缘和全封闭状态，使用高压开关和封闭式组合电器方式，通过拔插方式，连接进出线的电缆接头，二次设备、中压设备均在预制箱体内安装。在工厂内，即完成了安装、设计、制造，在出厂之前，通过整组调试和现场调试，完成变电站建设。

在2011年，对于35kv变电站，实现在户外放置主变压器，实现设备箱式化，在设计阶段，即整合各模块，待调试完成后，在现场安装时，通过一次电缆和二次电缆，就能完成变电站建设。至此，模块化技术在变电站的运用，进入了第四阶段。

2 模块化变电站概述

针对模块化变电站，是变电站建设的创新模式，由主变压器、高压开关、中压开关、中压配套设备与综合自动化等五个功能模块，构成智能变电站。

主变压器，是通过拔插方式，连接高压进线电缆接头，通过全封闭、多股电缆的母线桥架，连接中压出线。

高压开关，在进出线选择拔插方式，通过气体绝缘封闭方式，连接组合电器。

中压开关，是选择一体化预装式组合电器。

中压配套设备，主要包含消弧线圈、接地变压器与无功补偿装置。

综合自动化，是选择一体化预装式的控制室。

在工厂中，上述五种功能模块均预先调试完成，在现场安装时，秩序选择一次电缆，连接变压器、开关和配套设备，综合自动化选择通讯线路、电缆连接，最后通过整体调试，就能实现变电站建设。

3 模块化变电站的技术特点分析

3.1 高压开关模块

针对110kv电压的封闭式组合电器，可将其作为进出线模块基础，该设备集成化程度较高，能够配置避雷、电流互感、电压互感等设备。若进出线选择工厂预制方式，可选择拔插方式、电缆套管等方式，连接电缆插头，实现模块化，以便于安装维护和运行稳定。

3.2 变压器模块

针对主变压器，可选择户外常规布置，以降低现场接线量，同时需要改进变压器进线端子和出线端子，在一次侧，可选择拔插油气套管、电缆附件，连接进线模块。在二次侧，可选择架空、电缆出线方式采用绝缘封闭方式。

3.3 中压开关模块

针对10kv进出线、35kv进出线，有户外箱式、拼装式两种方式。在固定式开关柜、手车式开关柜中，拼装式较为常用，然而因常规开关柜的体积极大，增加了整体模块体积，提高了吊装和运输难度，使得箱体维护通道变窄，用户、厂家也十分不便。在近几年来，永磁真空开关运用较多，大多选择气体绝缘封闭、紧凑型开关柜，因重量较轻，体积较好，吊装运输极为方便，提高了模式可行性，在110kv、35kv变电站中应用较多。该类模式的在一个预制箱体内安装开关柜，选择双层金属材料、铝锌板制作箱体。采用隔热材料充填中间部分，箱体内设置通风系统，安装有空调设备，具有良好的隔热防潮功能。同时，户外共箱式是另外一种模式，在充气箱体中设置开关设备，将电缆接头连接进出线，可隔断端口功能，通过防护壳体，该模式效果等同于10kv户外环网柜、35kv户外组合电器，因设备体积较小，结构较为紧凑，布局十分简洁，促进了变电站建设、运行的简易化。

4 变电站技术性和经济性对比

4.1 综合自动化模块

针对综合自动化模块，包含了交直流电源、故障录波、图像监控、综合自动化、通信系统、维护等设备，10kv保护设备、35kv均在一体化预装式的开关室内分散安装，其他在一体化控制内分散安装。

4.2 中压配套装置模块

针对消弧线圈、无功补偿，可选择敞开式顶罩方式，或选择户内成套城北。针对小容量变电站，和出线模块共同合并一个模块。针对接地变压器，可选择干式电气设备，在箱体内放置。

4.3 其他辅助设备

主要包含照明、采暖、防雷、接地、排水、消防等系统。

5 模块化变电站和35kv常规变电站对比

5.1 主变压器

对于变电站的最终建设，可选择两台三相双绕的自冷式方式，使调压变压器绝缘密封，容量设置为5000kva，设置电压为35/10.5kv等级。

5.2 35kv侧

针对主变压器，设置进线两回，选择单母分段线接线。设置进出线四回和本期一回，可设置31.5ka电流配电装置。

5.3 310kv侧

对于主变压器进线两回，选择单母分段线接线，设置出现八回和本期四回，可设置25ka电流配电装置。

5.4 无功补偿

可设置一组1200kvar的无功补偿并联电容器组。

通过上述数据可以看出，模块化智能变电站和常规变电站相比，整体投资基本相当，稍高于户外建站方式。因选择小型开关柜，其设备费用比常规建站要高。然而，在变电站建设工程费用、安装费用、其他费用中，能够节省大量费用。因此，选择模块化变电站，可有效提升设备整体运行效能，节约变电站占地面积，促使建设步骤简化，降低工程现场施工量，加快施工速度，为工程尽早送电创造条件。

6 结束语

综上所述，模块化技术在智能变电站中的运用，转变了传统变电站建站模式，提高了变电站技术含量，降低了资源小孩，减少了环境污染，实现了过程精细化。近些年来，随着我国电力事业日益发展，按照模块化智能变电站的特点，在农网建设、城网终端改造方面，将会得到更广泛运用。对于设备绝缘要求高、地势和负荷较大，尤其的高原地区，模块化技术具有广泛应用前景。

参考文献

[1]樊陈，倪益民，窦仁晖等.智能变电站顺序控制功能模块化设计[J].电力系统自动化，2012，36（17）：67-71.

[2]苏麟，石慧，王爱民等.预制光缆在智能变电站应用技术研究[J].中国电业（技术版），2014，（9）：64-67.

[3]余盛超，陈文军，司海建等.模块化变电站建设及运维过程分析[J].中国电业（技术版），2014，（7）：63-65.

作者简介

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中图分类号：TM63 文章编号：1009-2374（2017）11-0080-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.041

1 概述

随着我国城市化进程的不断进行，城市的用电负荷也随之不断增加，110kV配网中需要建设更多的变电站。但是，由于城市的人口相对密集，土地面积紧张，想要在市区建设这些变电站，就必须考虑到变电站的占地面积以及电磁干扰噪声干扰等方面的问题。近年来，在我国应用的预制仓式变电站中，能够实现二次自动化设备的预制，但变电站的占地面积与工作量仍然很大，因此选择建设结构更加紧凑的变电站是未来发展的目标，而模块化预制仓式变电站就是能够满足这些需求的变电站结构。

2 模块化预制仓式变电站的建设要求

在城市区域内建设变电站，最基本的要求就是要满足其自身的美观性、可靠性以及经济性，所以模块化预制仓式变电站的具体建设要求包括以下六个方面：第一，变电站能够在户外正常运行，并需要具有较强的抗冲击能力、防盗能力以及防破坏能力；第二，具有优秀的防腐性能，确保正常使用40年后不得产生锈蚀；第三，变电站的防腐这标准必须达到国家标准以上；第四，运行噪声能够得到有效的控制，避免影响市民的正常生活；第五，占地面积应控制在设计范围以内，保证整体结构的紧凑型性；第六，能够实现一体化安装，以缩短工程施工周期。

3 模块化预制仓式变电站建设方案

3.1 变电站整体方案

在模块化预制仓式变电站的结构设计中，通常会包括110kV的GIS预制仓、二次自动化预制仓、无功补偿预制仓、消弧线圈预制仓以及变压器预制仓等。这些预制仓的股价结构均为异地式，能够满足较高的刚度与机械强度要求，选用的材质以优质碳素结构钢为主。预制仓的防护要满足IP33D的要求，而仓体接缝处防护等级要保证在IP54以上，仓体内部应使用钢板与阻燃材料分成不同的隔室，这些隔室之间的防护等级达到IP2X。预制仓中的门板、框架以及上盖据需要使用优质冷轧钢板作为材料，并对表面进行喷砂等方式的防腐处理，框架处钢板的厚度必须保证在2.5毫米以上，门板以及上盖板的厚度必须保证在2毫米以上。仓体内部的填充物可以选用聚氨酯防火材料，保证仓体具有较强的防火性能。仓体中使用的金属构件的防腐处理必须保证40年不出现锈蚀，外侧的冷轧钢板必须经过处理，以确保其防腐性能。由于仓体内部需要设置变压器、计算机等自动化控制设备，必须保证具有良好的防潮与防尘性能。预制仓的外形应符合其应用要求，必须做到不易积水，顶盖应保证有一个大于5°的散水坡度。仓体的设计中必须减少紧固件的外露数量，防止出现水经过紧固件进入壳体内部，对于已经穿透外壳的孔，必须采取有效的密封措施，如果无法避免出现紧固件外露，则应选择不锈钢材质的紧固件，防止出现锈蚀。为了保证仓体具有良好的隔热性，必须保证一般周围空气温度下电器设备的温度低于最高温度，同时必须保证高于最低温度。每个仓体的内部都应在顶部安装自动烟感系统，烟感系统与自动化系统接通，一旦出现火灾，能够避免火灾的进一步

蔓延。

3.2 变电站整体建设模式

在选择模块化预制仓式变电站的建设模式时，需要根据其占地面积与位置的需求来选择，一般选择落地平铺的建设模式，也可以选择立体建设模式，可以将仓体安装在基础层的置顶位置，其设计时必须对仓体承重以及减震系统进行处理。上下两层的仓体间必须设立有效的隔震设施，用户消除震动与噪音。上层的仓体结构的总重量要控制在100吨以下，最下层仓体的框架必须能够承受100兆帕以上的应力。

4 模块化预制仓式变电站主要技术要求

4.1 仓体防辐射性能要求

预制仓的防辐射主要采取工频辐射防护的方式，对110kV的预制仓进行防护相对简单，当时进出线接头处比较容易出现问题，所以变压器预制仓需要采取以下防护方案：第一，选择合适的线路接入方式与路径，尽可能使用地下电缆；第二，变电站中应减少分相设备数量，使用三相设备取代，以便可以应用三相电的优势来消除电磁场；第三，应用适当的方法来屏蔽电磁场，对工频电磁辐射采取屏蔽的措施效果非常明显，站内的高压设备与分立式输电设备在运行时会产生电磁场，因此高压设备应使用GIS装置，利用建筑中的技术结构建立屏蔽网，实现对电磁场的屏蔽。与此同时，在变电站的防雷设计中，可以增加金属网钢筋的数量，使用截面较大的主筋进行连接，还可以通过增加接地极数量，增加金属网的截面等措施提高屏蔽效果。

4.2 变电站隔音性能要求

为了保证变电站在工作过程中发出的噪音不会对居民的正常生活造成影响，在进行模块化预制仓式变电站设计时，必须采取以下隔音措施：第一，在设计中选择低噪声轴流风机与消声百页，从源头减小噪声的产生；第二，将变电站设计为具有形状规整、密封隔音等特点的双侧结构箱体；第三，在变电站周边做好环境保护工作，种植相对高大的数木，在美化环境的同时能够起到隔离噪音的效果。

4.3 仓体防腐性能要求

为了增强仓体表面的防腐性能，需要对其使用热喷锌、喷砂、喷锌加涂料等方式进行处理，对于不锈钢彩板，则需要使用喷砂、喷户外高档聚氨酯面漆的方式提高防腐性能。在这些金属材料经过防腐处理后，必须保证其具有较高的附着力，确保仓体表面能够达到40年不出现锈蚀的目的。与此同时，对于仓体的底架，则需要采用喷砂、喷锌的处理方式，并使用沥青漆进行重度防腐，确保40年不出现锈蚀。对于喷锌表面的质量要求如下：必须保证涂层均匀，其中锌层的厚度必须保证在55～65微米以上，并且不会出现裂纹、起皮、掉块等

缺陷。

4.4 仓体保温性能与耐寒性能要求

预制仓的仓体部分一般采用三层的金属结构，应用与冰箱类似的保温工艺。通常情况下，选用的是双层优质钢板，将这两层钢板间填充聚氨酯等防火保温材料，再与环保金属装修层组合在一起。仓体的门板结构中应用了断桥隔热的技术，其中内板与外板处于悬浮状态，间距必须保证在3毫米以上，并在其中填充聚氨酯，保证门板的热传导率在2%左右。与此同时，仓体的内部还要设计安装自动温控装置与能够长时间加热的装置，确保仓内温度的稳定。高低压仓必须拥有高湿排风设施与自动启停空调设备，如果出现隔室内的温度超出0℃～50℃这一温度范围时，空调设备就可以自动启动，能够实现对内部温度的调控。如果相对湿度达到80%以上，高湿排风设施就会启用，有效地降低仓内的湿度。

4.5 仓体密封性能及仓韧ǚ缧阅芤求

为了确保仓体的密封性能可以满足变电站的要求，必须为仓体制作密封条，这些密封条可以使用硅橡胶或三元乙丙等材料制作完成，具有高弹性的特点，且必须保证其使用寿命可以达到10年以上。与此同时，如果仓体内部设有SF6这类电气设备，必须为其设计专门的监测装置以及排风系统，对仓体上的电动进风风阀以及强制排风轴流风机进行有效控制，保证其能够在需要的时候实现快速起停，电动风阀及轴流风机的总通风量需保证每2min将仓体内空气换气一次。此外，在仓体的设计中会存在仓体密封性能与通风性能的矛盾，为了解决这一问题，必须对排风系统采用严格的防尘处理，风机的数量必须能够满足排风与除湿操作的实际需求。

4.6 仓体的抗内燃弧性能要求

预制仓的仓体必须采取抗内燃弧措施，并为其设置专用燃弧泄压通道。燃弧通道的最佳位置应处于单元柜的上方，并且需要与所有功能隔室的泄压通道形成连接，以确保在电气设备出现故障时的人身安全。此外，在设置泄压通道时，开关柜顶部不应设置泄压板。

5 结语

总而言之，在我国电力系统的发展过程中，模块化预制仓式变电站已经成为110kV配网中的重要组成部分，这类变电站具有占地面积小、投入成本低、施工周期短以及可靠性高的优势，是推动电力系统进一步发展的关键因素。

参考文献

[1] 周佳，贝新宇.输变电设施电磁辐射环境影响评价方法探讨[J].世界核地质科学，2010，（4）.

[2] 赵璐，王友辉.预制仓式全金属密封变电站在城市中心变电站中的应用[J].东北电力技术，2015，（12）.

[3] 王青.智能变电站设计中存在的问题及改进[J].科技创新与应用，2015，（18）.

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随着国民经济与社会的发展，电网工程质量与工艺要求越来越严格，因此，需要对变电站施工进度进行提高，提高工程施工进度和质量。这就给预制舱式智能变电站提供了推广机会。变电站二次设备现场接线和调试的工作量特别大，并且现场施工要等待土建、电气一次等专业施工完成后才能够进场，这样工程的建设周期会受限制，利用预制舱式二次组合设备，能够让整套二次设备由厂家来集成，让工程化加工最大化，减少现场中的二次接线，同时还能够有效的减少设计、施工、调试等方面的工作量，对检修维护工作进行简化，有效的缩短建设周期。

1 预制舱技术特点

预制舱开创了变电站“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”全新建设模式。新的建设模式：减少占地面积、节约环境资源、降低基建投入成本，同时有效缩短了智能变电站的建设、调试周期，实现快速建站；新的建设工艺：模块化设计，方便拆装组合；可以快速更换设备，易于建立检修元件库，减少备用间隔投资；通用工艺，简化装配，节能环保，提高现场施工效率，同时又确保了工程实施的安全和质量水平；新的自动化技术：提升了变电站的总体智能化水平，提高了变电站的安全可靠性，进一步凸显了变电站工业设施的定位，为智能电网的绿色、健康发展奠定了坚实基础。

2 模块化二次组合设备及优势

2.1 模块化二次组合基本定义

预制舱二次组合设备由预制舱、二次设备屏柜、二次设备等组成。整套二次设备由厂家集成，并在在工厂内完成屏柜间相关配线等工作，并作为一个整体运输至工程现场，在现场实现与一次设备、土建对接。预制舱组合二次设备一般按二次系统特点及服务的一次对象进行模块化组合。

2.2 模块化二次组合优势

模块化二次组合实现标准化设计、工厂化加工、装配式建设。建构筑物主要构件采用工厂预制，采用模块化二次组合设备，应用通用设计、通用设备、实现一次、二次设备的即插即用；土建建构筑物和电气一次设备、二次设备全面实现工厂预制现场装配的智能变电站。其优势主要表现在一下几个方面：

（1）对比二次设备小室，减少了建筑面积和占地面积，实现了节约环保，省去了施工过程中的诸多安装环节，并且减少了环节污染。

（2）二次设备在厂家集成安装并完成接线，这有助于对二次设备功能的整合，能够改善设备的集中与集成度，有效的节约设备及减少现场工作量，并符合“资源节约型”的技术要求。

（3）预制舱式组合二次设备对联调模式也进行了改变，利用工场联调+现场调试模式。在工场中模拟出设计的运行情况，对全站五防逻辑、信号点表命名等设备SCD文件的固化工作进行完成，在现场仅仅需要和以此设备之间进行传动验证。

（4）简化了二次设计，工场连调完成后即可生成完整的虚端子点表，可依据各地调度的不同要求附在设计文件中。

（5）节省费用。二次身材就地布置在配电间隔内，减少了二次光缆和电缆的长度，节约材料降低了造价成本。

（6）改变建设流程，将现行的串行施工模式改为并行施工模式，对现场调试周期节约百分子六十以上。

3 智能变电站二次系统现状

当前在智能变电站的建设过程中，二次设备都是在施工现场来完成安装与调试的，这就主要存在有以下的一些问题。

（1）会受到施工工序限制，施工周期较长。二次屏柜的安装是在土建施工结束之后方能进行；与二次系统的光/电缆接线，也是在屏柜安装完成后才能进行。这就让二次系统的安装调试受制于土建、一次设备的施工安装时间及进度。

（2）现场工作量较大，效率不高。智能变电站的调试项目相当多，并且技术较为复杂，这就要求厂家的售后人员必须要常驻现场进行参与到施工调试之中，这种方式效率较低，并且当智能变电站在电网内全面推广建设之后，各个厂家以及调试单位往往难以进行有效的应对。

（3）现场施工环境不好，存在一定的隐患。智能变电站中使用了大量的光口接线，但是工程现场施工环境不好，有着大量的灰尘，并且二次设备装置的光口不能够得到有效的保护，这对装置光口后期运行的性能以及寿命带来隐患。

（4）需要设置独立的二次小室，导致占地面积增加。常规的二次设备都需要设置独立的控制室，需占用土地资源，即增加土建施工量又不利于土地资源的节约。

4 结束语

相对于常规变电站，采用预制舱式组合二次设备可以有效的减少建筑占地面积。预制舱式组合二次设备使用工厂加工、现场吊装的方法，省去了建筑物施工过程之中的结构、砌筑、装饰以及电气安装等多个环节，有效的减少了环境污染。与此同时还可以减少粉尘污染，对舱内二次设备提供了良好的工作环节，有效的保证了设备的安全可靠性。同时因为对减少流程进行了改善，将传统的串行施工模式，改为并行施工模式，这样可以有效的提高设计、施工的效率，有效的缩减了建设工期，同时还可以大幅度的减少二次设备的现场的调试项目。因为预制舱实用的是环保集成材料来进行拼装，就地布置在配电间隔内，能有效的减少二次光/电缆的长度，使得工程造价得以降低。

参考文献

[1]张焰民.变电站预制式二次设备舱专题研究[J].广东科技，2014（14）：79-80.

[2]郑瑞忠，陈国华.预制舱式二次组合设备布置方式探讨[J].能源与环境，2014（01）：42-43.

[3]刘群.预制式二次设备在智能变电站中的应用研究[J].电气开关，2013（04）：59-60.108

[4]盛晓云.标准配送式智能变电站建设实践[J].电力讯息，2014（01）：104-105.

作者简介

王国玉（1966-），男，河南省许昌市人。现为许继电气股份有限公司技术中心工程师，从事电力系统继电保护及控制装置研发工作。

罗红（1970-），女，河南省许昌市人。现为许继集团有限公司营销中心工程师，从事从事营销管理工作。

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中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

大城市经济飞速发展的同时，用电负荷也急速增长，市中心区域负荷密度越来越高；变电站的规划、选址受用地和环境等诸多限制，电网建设与城市建设之间的矛盾日益突出。为了更好地解决这一矛盾，现提出在大城市中建造大容量变电站、紧凑型变电站和地下变电站，不仅可以减少变电站的占地面积、提高土地资源的利用率，还可以降低对周围环境的影响、美化环境，是大城市变电站发展的趋势所在。本文就以上问题，结合广西某220kV变电站的实际情况，进行设计方面的探讨。

2 城市变电站的设计原则

城市变电站的建设在城市电网建设中占有举足轻重的作用，220KV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施。因而，在建设城市变电站时，应首先考虑好变电站的设计，充分发挥220KV变电站容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。概括起来，变电站设计应遵循以下几方面的原则:

（1）变电容量：为了满足供电区域内的中长期规划要求，要设计足够的变电容量来承载负荷：

（2）变电设备：城市土地紧张，空间有限，变电设备要体积小，占地面积小，结构紧凑，最大限度的节约土地资源；

（3）自动化：有较高的自动化水平，通信误码率低，设备的可靠性要高；

（4）主接线方式：要灵活可靠，运用方便；

（5）主设备技术性能：有优越主设备技术，检修频率低，少出差错，降低噪声。

3 220KV变电站设计思路

就我国目前的情况而言，220kV 变电站的设计技术已经比较成熟和常规化，设备的生产与设计也达到了标准化水平，这就为变电站模块化设计提供了基本的条件。220kV 城市变电站采用模块化的设计思路，即将变电站初步设计工程分成几个相对功能独立的模块，按照变电站的具体情况采用一定的标准和技术规程，将各个模块加以组合，使变电站达到理想状态。模块化的设计思路，既能发挥各模块的功能，又能将各模块组合起来，最大限度地发挥变电站的总体功能。

3.1 主要电气设备选择

从节约用地的角度考虑，在220kV及110kV配电装置中均选用占地更小的组合电气设备(GIS)，其中220kV、110kV出线均采用电缆出线。为了提高设备运行稳定性，对主变的选择可以采用技术较成熟的高阻抗产品。与传统主变产品相比，高阻抗变压器的主要优点是满足高、中压侧阻抗参数不变的情况下，能够按10kV 侧限流要求提高主变本身的低压侧阻抗，并有效降低主变压器的空载损耗。在某些偏远山区，出于经济条件的考虑没有采用新型高阻抗变电器。然而，虽然高阻抗变压器初始投资成本较高，但其优势还是比较明显，不仅设备运行成本较低，而且运行管理方便、安全、可靠，能够大大提高技术先进性和经济效益。在模块化设计理念下，主要电气设备可以借助计算机辅助设计及相关专业系统程序进行配制，不仅减小了计算工作量，又保证了设备选择的正确合理。

3.2 变电站电气主接线设计

电气主接线是变电站设计中的重要组成部分，在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。根据《220～500kV变电站设计技术规程》（DLT5218-2005）有关电气主接线的设计原则，应在变电站设计任务中的规划容量的基础上，满足对变电站的开头、母线等一次设备，以及相应的继电保护、自动装置等二次设备的可靠性、灵活性、经济性及可发展性方面的基本要求，以此确定变电站的电气主接线设计方案。通常情况下，220kV变电站电气主接线可以分3个电压等级，由3组带断路器的线路变压器组构成。220kV接线根据回路数量选择桥型、单母线接线(包括单母线分段)或双母线或双母线分段接线两种方式；110kV一般采用单母线或单母线分段接线，但是当出线回路在6回以上，可以采用双母线接线。由于旁路母线利用率不大，因此220/110kV一般不设旁路母线；35kV常用单母线分段，各段母线带多路出线，每台主变分别通过2台35kV 断路器接于两段35kV 母线上。

3.3 电气布置设计

模块化设计的各电压等级常用的配电装置有：220kV与110kV配电装置采用户外、户内GIS配电装置和户外支持管母线中型布置、软母线中型和软母线改进半高型。对于变电站的总平面总体布置情况，业主可以根据变电站选址位置、出线方向、运行的便利和未来扩展等进行多种方案技术经济比较，尽可能选择兼顾经济、美观、合理的设计方案。

3.4 计算机监控及保护配置

由于高速网络在电力系统实时网络中的开发应用，计算机监控及保护配置已经成为现代化变电站设计中不可或缺的部分。在变电站设计中，基于应用现代通讯与自动化技术基础上的监控及保护配置系统将变电站中所需要的控制、保护、各类自动化装置、管理监测、事故记录、故障滤波、通讯调度等功能高度集中，可实现变电站的无人值守。系统主要采用分层分布网络结构，保护采用主后备保护一体化计算机保护，双重化配置。

4 广西某220KV变电站设计实例分析

广西某市计划设计一座220kV变电站，电压等级为220/110/10kV。由于对变电工程初步设计内容的投资占整个变电站投资的70%～85%，所以对变电站的设计方案进行了招标公告。招标吸引了多家设计院参加，并确定了其中一家设计院。在这个中标设计方案中，包括四种常规设备户外配电装置、四种GIS户外配电装置和三种GIS户内配电装置形式，以及多达二十种主要建筑设计模块。该变电站有3台主变，220kV远期2回出线，采用内桥单母分段接线，110kV远期8回出线，采用双母线接线，10kV远期12回出线，采用单母线分段接线。根据当地电网分布规划及施工现场实际情况，经研究决定该变电站主要设备分布在综合楼及220kV 配电装置楼内。综合楼底层布置10KV配电装置及3台主变，10kV的 GIS采用背靠背双列布置。配电装置楼主要布置3组线路变压器组，并且在各个单元之间留下足够的空间，作为主变散热器安装位置及接地变压器位置。

鉴于现场屏位紧张、二次回路复杂的特点，经多方论证决定采用按功能划分的综合自动化系统。计算机监控系统的主要模拟量包括220kV、110kV、10kV 线路和主变三侧的全电量，电容器的无功电流，三级电压的相电压、线电压，站内直流母线及所用变的电压，主变温度等。数据通讯主要采用具备CAN网络、串行通讯、以太网通讯方式。计算机保护监测系统可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置，极大地方便维护与维修。

5 结语

实践证明，220kV城市变电站是解决当前城市供电矛盾的一个有效途径，随着变电站综合自动化技术的提高和硬件、软件环境的改善，它也将是今后城市电力系统发展的方向。变电站是个系统工程，通过新技术新设备的使用，方案的优化选择，使得可靠性增强，节约占地面积，变电站的配置达到最佳，提高了经济效益和社会效益。而模块化的设计理念为变电站设计指出了一个新的方向，有助于电网提高建设和管理效率。

参考文献：

[1]电力工程电气设备手册.上、下，电力工业部西北电力设计院编；中国电力出版社，1998.

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1.智能变电站的内涵

智能变电站是通过变电站建设过程中，安装和使用先进的变电设备，并通过信息技术和网络技术的使用，使变电站的运行具有自动化、智能化的特点。智能变电站可以有效提高变电站和电力网络运行中的稳定性，提高运行问题的解决能力。智能变电站在运行过程中，通过先进的网络技术和信息技术的使用，可以使变电站在变电站本身或者电网出现问题时，自动对相关问题进行修复和解决，或者提前向电力管理监测单位发出预警信息，从而减少电力运行过程中的故障给电力企业和用电客户带来的不便和损失，增强电力管理部门的问题处理能力。此外，在智能变电站的建设过程中，通过高科技的使用，还能大大提高变电站信息采集、检测等工作的精确性。

2.智能变电站关键技术分析

2.1硬件的集成技术

在以往的变电站建设过程中，变电站的信息采集和信息处理都是通过中央处理器与芯片或设备的配合来完成的，相关数据的计算和分析都集中在中央处理器中，这就造成变电站的相关数据的采集和计算都要中央处理器来完成，中央处理器的工作性能直接决定了所有变电站工作的质量。这样很容易造成中央处理器在处理信息数据时，无法做到及时有效。随着技术的发展进步，智能变电站的硬件设计越来越模型化、自动化和模块化，这就使得变电站在进行硬件设计时，可以针对不同板块的技术要求，进行模块化的设计，从而分散信息数据处理过程中过于集中、低效的问题，使信息的处理和计算更加实时性，从而保障变电站信息处理和传输的及时有效。

2.2软件的构件技术

在变电站的建设过程中，变电站软件的构件设计，是保障电网信息传输和测量、控制的实时、迅速的有效手段。在设计过程中，针对变电站的发展需要和电力网络的运行规划，在变电站和电力管理部门之间进行智能变电站软件构件的安装设计，可以使变电站的电网信息和管理部门之间形成远程信息传输，实现变电管理部门对电网运行中的问题进行远程的维护和管理，并根据智能变电站的智能修复和处理技术，对相关问题进行自我处理和修复，实现变电站系统和设备系统模型的自动重构等功能。

2.3信息的管理存储技术

信息的储存是进行电网管理的重要依据，信息的准确采集和传输的安全性是当前电网运行过程中，容易出现问题和需要进行提高的重要环节。智能变电站在信息采集和传输过程中，在遇到意外情况和干扰因素的情况下，可以根据其自我修复和自我处理功能，对相关问题进行自我解决，从而保障信息采集和传输工作的安全性，使电力管理部门获得的电力数据和信息更加科学、准确。

3.智能变电站的构建方式

3.1体系架构

智能变电站在体系建构上，为了保障变电站的各项功能的充分发挥和各部分之间的有效配合，其构建更加完善、紧凑，更有利于变电站发展过程的高效率建设。智能变电站在设计过程中，由于要考虑到各个硬件设计之间的独立性和配合性，在实际建设过程中，虽然各模块之间更加紧凑，但是却互相具有更高的独立性。而为了保障信息采集传输的安全有效，在软件构建和硬件的设计上，又保障了各个模块之间的紧密联系和密切配合，从而使智能变电站既实现了各个硬件模块之间的独立高效运行，又使得智能化的结构整体形成密切的配合关系，从而实现了设计的完善和紧凑，提高了运行的安全和灵活高效。

3.2保护控制策略

继电保护是电网发展过程中提高电网保护措施和事故防范措施的重要手段，以往变电站的继电保护由于缺乏智能化、自动化的技术手段，往往采取定期检测的保护措施，这种保护方式无法监测到电网发展过程中的动态变化信息，对可能出现的问题无法进行跟踪检测。智能变电站的建设，可以通过网络和信息技术的设定，对电网运行过程进行实时监控，对电网运行过程中的运行状态进行自动判断，并根据评价结果采取自动调整的保护措施，从而使继电保护动作更加实时快捷，并实现了对动态电网信息的实时检测。

3.3信息安全策略

信息安全是电网发展中的重要问题，也是智能变电站建设的主要方向之一。智能变电站在建设过程中，由于广泛使用了网络技术和计算机技术，其信息传输过程也受到了这些技术带来的风险威胁。智能变电站在信息网络建设过程中可以充分提高变电站的智能水平，升级智能设备的的性能和防护能力，实现对变电站网络通信质量的实时监控和维护，并对网络内传输的信息进行保护，防止来自网内外的恶意攻击和窃取。除此之外，网络防火墙技术、加密技术、权限管理和存取控制技术等计算机网络安全技术的发展也为电力系统信息安全防护策略带来了新的发展思路。