摘要：本文通过厂用变电站的设备的有效布置、变压器形式选择、电气主接线、综合自动化、进出线方面的优化设计、施工等，改变常规升压、降压变电的建设模式，将两者合理优化组合，建设成集升压、降压一体化的变电站，节约大量建设成本，同时便于集中运行和管理。
关键词：变电站；变压器；电气主接线；综合自动化
1 引言
随着经济发展及城市建设需求，化工企业搬迁至化工园区，面临新厂址的选择及电源的供应及保障。新的变电站的建设要求减少占地面积，降低变配电设备建设空间，同时以便于日常运行和管理。本文提出建设集升压、降压的一体化变电站。
1.1变电站的构成及作用
（1）构成
变电站是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。
（2）分类及作用
变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着电能变换和分配的作用，变电所根据它在系统中的地位，分为：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站。我公司所建为终端变电站，在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧的电压为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。
（3）变电站设计和发展趋势
我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高。随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，变电站发展趋势如下：1、变电站接线方案趋于简单化、2、大量采用新的电气一次设备、3、变电站占地及建筑面积减少。
（4）项目概况
我公司在搬迁新建生物化工产业园，建设一座自备电厂和燃料乙醇及其相关生产装置，热电厂为四炉三机：2×260t/h高温高压循环流化床锅炉+3×25MW背压式汽轮发电机。项目分两期建设，一期项目建设2×260t/h高温高压循环流化床锅炉+1×25MW背压式汽轮发电机组和一套30万吨燃料乙醇生产线装置及其配套的公辅设施。
2、电气主接线
发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。
2.1接线方式：
接线的基本形式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。
2.2接线方式选择
考虑项目后期新增主变和发电机组，110kV侧出线规模将达4回以上，为提高供电可靠性及灵活性，110kV侧本期采用单母线，终期采用单母线分段接线方式（110kV为GIS设备时也可本、终期一次上齐），10kV侧本期采用单母线，终期采用单母线分段接线方式，优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，主接线图如下：
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3、主变压器选择
变压器选择方面充分考虑相数、绕组、以及绕组连接方式等方面。本期厂区最大生产负荷约22MW，考虑负荷增加的可能，本期选择40MVA主变是合适的，能够满足企业各类情况下生产用电需求。根据《电力系统电压和无功电力技术导则》的有关规定，直接向10kV配电网供电的降压变，应选用有载调压型。为提高运行电压质量，确保用户电压水平，本站主变选用有载调压变压器：
降压变：SZ11-40000/110
主要技术参数如下：
额定容量：40000kVA
额定电压：高压—110±8×1.25% kv；低压—10.5 kv
连接组别：YNd11
空载损耗：32.3kw
短路损耗：156 kw
空载电流：0.46%
升压变：S11-40000/110
主要技术参数如下：
额定容量：40000kVA
额定电压：高压-110±8×1.25% kv；低压-10.5kv
连接组别：YNd11
空载损耗：28（kw）
短路损耗：123kw
4、开关设备的选择
110KV升压站母线采用单母线分段方式，两回进线方式，采用户内式气体绝缘全封闭组合电器（GIS）开关，一期设置线路一回、升降压变各一回、一母联和一回PT，二期设置线路一回、升降变两回，降压变一回、一回PT。开关设备布置图如下：
5.继电保护的配置
5.1 110kV线路继电保护配置
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线路设置距离保护，根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110—220kV电网中得到广
泛的应用。本项目采用三段方式保护。第一段保护范围为本线路长度的80％--85％，TⅠ约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，TⅡ约为0.5—0.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护。
5.2变压器的继电保护
大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。
根据《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器设以下保护：
（1）瓦斯保护
为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。
（2）纵差动保护
为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。
（3）复合电压启动的过电流保护
为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当内部发生故障时，保护应起到后备作用。
5.3母线保护
必须快速有选择性地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化，接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；母线保护大多采用差动保护原理，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。
6、综合自动化
6.1 110kV接入系统后，按要求配置调度电话通道、远动信息通道、电能量信息通道及保护通道。
调度电话：向市地调组织2路直达的点对点调度电话通道。
远动信息：组织1路数据网通道及1路常规远动通道至市地调。
6.2通信设备的配置
站内设置1台SDH-622M光端机，光口按1+1方式配置；地区网光端机上扩1块STM-4双光口板；电厂至市地调开列1对 PCM用户接入设备；站内开列2台DC/DC变换器和1台综合配线柜，含光配、数配和音配。
6.3远动信息设置内容
依据《电力系统调度自动化设计技术规程》（DL/T 5003-2005）、《地区电网调度自动化设计技术规程》（DL/T 5002-2005）的监控要求，对于接入系统方案拟定远动信息内容分别如下：
（1）110kV线路有功、无功功率，电流，有功、无功电能量；
（2）主变高压侧有功、无功功率，电流，有功、无功电能量；
（3）调度范围内所有保护动作信号及装置故障信号；
（4）调度范围内所有断路器及隔离开关的位置信号；
作者简介：
张涛，1976-8，男，汉，出生地：安徽省凤阳县，职称：电气及自动化仪表工程师，职位：电气及自动化仪表主任，研究方向：主要从事工业变配电及自动化控制技术的管理和应用研究。
论文作者:张涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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