摘要：根据新疆大河沿子220 kV变电站电气总平面布置的设计，提出了一种设计方案。在满足设计规范的前提下，对方案优缺点进行了理论分析。分析结果显示：该方案布置的总平面占地面积为29385.85 m2，但适用于大风、大气与沙尘污染严重的气候。且该方案布置的变电站在新疆地区有较多的施工与运行经验，更符合新疆大河沿子220 kV变电站的建设要求。
关键词：变电站；总平面布置；配电装置
0 引言
得益于我国经济突飞猛进式的发展，国家电力行业也在蓬勃发展之中，电网在全国范围内的覆盖面积和建设规模也在逐渐扩大。近年来，随着越来越多变电站工程的建设，变电站站址的选取是基于原有的城乡规划基础上的，不可避免的矛盾呈现在变电站在选址与国土资源部门之间[1-2]。
本文以博乐市精河县大河沿子镇的大河沿子220 kV变电站工程建设为例[3-6]，基于通用设计，提出了通用设计的方案。从占地、出线以及配电装置布置形式等方面来比较，最终得出最优的方案。
1 变电站站址概况
1.1 站址自然条件
1.1.1 站址地理位置
新疆大河沿子220 kV变电站站址位于乌鲁木齐市精河县大河沿子镇尹吉林莫墩村，南侧约3.7 km为连霍高速（G 30），西侧约100 m为沙塔公路。站址地理位置较好，在城镇规划区外围，对城镇规划无影响。
1.2 工程建设规模
1.2.1 主变压器
主变压器容量：本期1×180+1×90MVA，终期3×180MVA；
主变压器型式：三相三圈有载调压降压变压器；
电压比及其抽头：调用的90MVA主变变比为230±8×1.25%/121/38.5kV；
大河沿子220 kV变电站新建180MVA主变压器初步设计方案为：230±8×1.25%/121/38.5。理由如下：
1）本期，大河沿子220 kV变电站将建设2台主变压器，一台使用的主变压器是从皇宫变退运的主变压器，另一台为新建主变压器。由于从皇宫变退运的主变变比为230±8×1.25%/121/38.5kV，为了使投入运行后的大河沿子220 kV变电站的2台主变能并列运行，新建的主变变比应和退运的主变变比一致，所以新建的主变变比选用230±8×1.25%/121/38.5kV；
2）大河沿子220 kV变电站未来将承担三台风电群及部分水电等电源的上网任务，规划中的精河750kV变电站（距大河沿子变约10 km）将有两条220kV线路，并将连接大河沿子220 kV变电站，大河沿子220 kV变电站变比选用230±8×1.25%/121/38.5kV，更能适用电源上送及接入750kV变电站的需要；
3）大河沿子220kV变电站2台主变变比均选用230±8×1.25%/121/38.5kV，经计算，各种运行方式在投入一定的无功补偿情况下，大河沿子220 kV变电站及周边各站点电压水平均能满足博州地区的电网运行要求。
根据以上几点，新增180MVA主变选用230±8×1.25%/121/38.5kV，调用90MVA主变短路阻抗如表1。
表1 调用90MVA主变（皇宫）短路阻抗
Table 1 Transfer 90MVA main transformer（Palace）short circuit impedance
新增180MVA主变与调用90MVA主变应具备并列运行条件；
短路电压比：230±8×1.25%/121/38.5kV；
容量比：100/100/50；
接线组别：YN，yn0，d11；
主变压器接地方式：220kV、110kV中性点采用直接接地方式，35kV中性点采用不接地方式。
1.2.2 无功补偿
容性无功补偿：本期，在90MVA主变压器中电压级别最低侧装设2×10Mvar并联电容器；在180MVA主变压器中电压级别最低侧装设3×10Mvar并联电容器。远期，各主变压器电压级别最低侧规划3组容量为10Mvar并联电容器。
感性无功补偿：本期，在90MVA主变压器中电压级别最低侧装设1组容量为10Mvar并联电抗器；在180MVA主变压器中电压级别最低侧装设1组容量为10Mvar并联电抗器。远期，各主变压器电压级别最低侧规划1组容量为10Mvar并联电抗器。
1.2.3 出线
1）220kV出线
本期：2回，1回送到皇宫220kV变，另1回送到博乐220kV变（即将皇宫～博乐220kV线路开口接入大河沿子220 kV变电站）。
终期：8回，1回送到三台风电场，2回送到博乐220kV变，2回送到皇宫220kV变，2回送到精河750kV变，另外1回作为预留。
2）110kV出线
本期：6回，1回送到红杞变，至苏古尔牵引站、敖包牵引站各1回（由敖包牵引站、苏古尔牵引站至博乐变2回110kV线路改接入大河沿子变），至贝乡变、八家户变、永集湖变各建1回出线间隔（暂不出线）。
终期：12回，至阿恰尔牵引站、苏古尔牵引站、敖包牵引站、贝乡变、八家户变、永集湖变、西三线变、五台工业园变各1回，至红杞变2回，另外预留2回。
1.2.4 建设规模一览表
以下将主变压器的容量、出线回数、无功补偿绘制成图表，得到新疆大河沿子220kV变电站建设规模一览表如表2。
表2 新疆大河沿子220 kV变电站建设规模一览表
Table 2 Table of 220 kV substation construction scale in Daheyanzi，Xinjiang
2 电气总平面布置及配电装置
2.1 电气主接线
根据新疆大河沿子220 kV变电工程的可行性研究报批，220kV电气主接线规划为双母单分段接线，本期按双母线接线建设；110kV电气主接线规划为双母线接线，本期一次建成。35kV电气主接线规划为单母分段+单母线单元接线，本期按单母分段接线建设。
2.2 电气总平面布置依据
本站地处沙塔公路西站址，站区征地范围充足，因此采用常规AIS布置方式。前期在对站区进行总体的规划布置时，参考了许多先前新疆变电站建设的实例，从中吸取了大量的设计经验，考虑将变电站按功能分区设计，整个变电站可划分为4个功能区域。在各功能分区的设计中，我们力求在各功能分区满足其功能的前提下，实现布局合理，结构简单，面积缩小的目标。各职能部门的联系应当合理和规范。根据电气主接线及220 kV配电单元和110 kV配电单元出线方向的要求，最北面为220 kV配电单元，最南面为110 kV配电单元。#2和#3主变压器在220 kV配电单元的左下方，在#2和#3主变压器的下方是35 kV配电单元#2配电室和#3配电室。#1主变压器位于220 kV配电单元的右下方，在主变压器#1的下方是35 kV配电单元#2配电室，它们之间夹着电容和电抗器组，东面为进站的大门，主控楼就布置在站址停车入口旁。这种布置使得整个变电站的配电装置十分紧凑和清晰明了，在实际的操作和维护也更方便。根据出线方向的要求和对现场实际情况的考察，采用国家电网公司输变电工程通用设计手册的经典方案设计方法，在此基础上进行修改、优化、拼接而成总平面布置提出了该方案[7-11]。
图1电气总平面布置图
Fig.1 A general electric layout
2.3 方案总电气布局及配电装置
该方案采取的总电气布局如图1所示。在该方案中，站区北侧是一个带8条回路的架空220 kV输出线路，此处安装了220 kV户外配电装置。站区南侧为一个带12条回路的架空110 kV输出线路，并在此安装110 kV户外配电装置。主变压器#2和#3在220 kV配电装置的左下方，在#2和#3主变压器的下方是35 kV配电装置#2和#3配电室。主变压器#1位于220 kV配电装置的右下方，在主变压器#1的下方是35 kV配电装置#2配电室，它们之间夹着电容和电抗器组。进出变电站的入口为东侧的沙塔公路。
由图1可知该方案中各电压等级配电装置如下：220 kV配电装置采用户外悬挂式软母线AIS设备，软母线分相中型布置，断路器单列布置，一个方向出线，远景按双母单分段线建设，本期按双母线建设。本期母线构架与母线一次上齐，所有跨线一次上齐，母线隔离开关采用三柱水平旋转式，分相布置在母线下。母线隔离开关与断路器之间由下部连线，出线隔离开关为三柱水平旋转式，断路器和电流互感器分别布置在主道路两侧。220 kV配电装置出线与主变进线间隔宽度为15.5 m，母线设备与母联开关间隔为15 m。母线架空高度10.5 m，进出线架空高度15 m。母线长度约为253 m，接地装置根据母线长期工作最大电流值、单相短路电流或三相短路电流进行检查和计算并取最小值，两组母线接地器之间间距不得小于117 m，接地器至母线端部的距离不小于58.5 m，每个出线间隔在横梁上预留悬挂三相阻波器位置。其尺寸大小为271.5 m×54 m（14661 m2）；110 kV配电装置采用户外悬挂式软母线AIS设备，软母线分相中型布置，断路器单列布置，一个方向出线，远景按双母线建设。为了便于对变电站的长期扩建，本期也按双母线建设。本期一次上齐母线构架与母线，所有跨线一次上齐。双柱水平开启式母线隔离开关，在主道路两侧分别布置断路器和电流互感器。110 kV配电装置出线与主变进线间隔宽度为间隔宽度为8 m，母线构架高7.3 m，进出线构架高度10 m，每个出线间隔在横梁上预留悬挂三相阻波器位置，其尺寸大小为155.5 m×39.6 m（61578 m2）。35 kV配电装置使用一整套的开关柜置于室内布置。高压开关柜排成一列布置，35 kV配电装置室#1和#2，其尺寸为33.0 m×7.0 m（231 m2），#3配电室作为预留本期不上，尺寸为14.2 m×7 m（99.4 m2），站区总占地面积为29385.85 m2。
3 方案总结
通过上述分析，方案是基于国网公司输变电工程通用设计手册的经典方案设计出的方案，在占地、出线以及配电装置布置形式上总结得出表3。
表3 方案结论表
Table 3 Table of technical conclusion
4 结论
通过以上对新疆大河沿子220 kV变电站工程的总平面布置设计提出的方案进行分析，可得出以下结论：
该方案所布置的变电站在新疆地区有较多的施工与运行经验，虽然可能占地面积较大，但在新疆地区使用较多，并且该方案在建设与运营经验方面都优于其他方案。
综合而言，建议采用此方案用于新疆大河沿子220 kV变电站电气总布局。
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作者简介：
张健（1995-），男，湖南衡阳人，湖南工业大学在读研究生，主要研究方向为电力网络自动化技术及应用，
于惠钧（1975-），男，河南驻马店人，湖南工业大学教授，主要研究方向为系统保护与自动化技术，
论文作者:张健1,汤畅2,于慧钧1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：变电站论文; 母线论文; 河沿论文; 变压器论文; 新疆论文; 本期论文; 方案论文; 《电力设备》2018年第31期论文;