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摘要：针对变电站常用的高压电气设备—主变压器、隔离开关及互感器除了常规参数选择之外的设备选择问题，这些问题是变电设计过程中必须要认真考虑的，旨在提高电气设备设备运行的安全性、可靠性和经济性，有利于优化变电设计方案，便于施工等。
关键词：变电站；变压器；互感器
电力行业是国民经济的基础，变电站又是连接发电厂和用户的枢纽，而一次电气设备构成变电站的基本单元，其运行情况直接关系到电网的供电能力，所以在变电一次设计中，应该特别注重高压电气设备的合理性。
1变电站一次设计及设备选择概况
电气一次设备是指在生产、变换、运输、疏导、分配和使用电能的过程中所需要的一些设备，主要包括生产或转换电能的设备、开关电器、仪用互感器、绝缘子、避雷器、滤波器等。变电一次设计是变电站的主导和基础，是对变电站内电气一次设备的接线、布置、选型、接地等进行设计，具体内容包括主接线设计、电气总平面布置设计、电力系统短路电流的计算、站用电负荷计算、接地设计、电缆敷设及防火措施等，其中电气设备选择是非常重要的内容之一。电气没备选择的任务是通过计算校验，正确选定各种导体和电器的型式与技术参数。选择电气设备时，应从实际出发，在保证安全、可靠及的前提下，力求经济。
2电气设备选择的主要原则
电气设备的选择原则应充分考虑“节约占地、节约设备、提高效益、降低运行成本”的原则，设备优先选用技术领先、安全可靠、运行方便的产品。主要可以从变电站一次设备的发展应用情况、结构、功能、需求和实施等方而对电气设备进行选择。但是，除了某些特定的选择校验项目之外，各类电气设备选择都有几项共同的选择条件，比如：额定电压、额定电流、环境温度、海拔高度、热稳定与动稳定等，这些是设备选择必须考虑的基本参数。以下仅探讨一次设计中的最常用高压设备变压器、隔离开关及互感器的一些值得注意问题。
2.1变压器
2.1.1变压器容量的选择
变电站主变压器容量主要根据变电站供电片区负荷发展情况确定，一般可根据供电区5-10年的用电负荷发展情况确定，同时还要结合地区电力平衡综合考虑，使得整个地区容载比处于一个合理的水平。如果主变压器容量过小，长期过载运行对主变压器的运行、绝缘非常不利，严重影响供电安全和供电可靠性。相反，主变压器容量选择过大，则一次性投资大，且低负载率运行主变压器损耗也相应增大，造成很大浪费。
对于变电站扩建工程，主变压器容量原则上与现有主变压器容量相同，这是为了满足并列运行要求。若主变压器容量相差太大，两台主变压器并列运行后主变压器低压侧之间形成环流，造成不必要的电能损失。
2.1.2变压器数量的选择
为了满足变电“N-1”的要求，变电站应安装2台变压器，当其中一台变压器出现故障时可以将其负荷自动的转移到正常运行的另一台变压器，保障电力的正常供应。但如果供电区域用电需求不大，一次性安装两台主变压器很不经济，安装一台主变压器也是可以的。现在的城市及周边地区用地非常紧张，变电站建设普遍征地困难，从节约土地资源、提高土地利用率角度看，每座变电站远景应建设。
2.1.3变压器型式的选择
变压器绝缘方式主要分两种:油浸式和干式。干式变压器优点是无绝缘油，不易发生火灾，安全性好，体积小，不需要专门设计事故排油或储油设施，对运行环境要求不高，安装方便，主要用于10 kV及以下的配电变压器。35 kV及以上变压器容量大，大部分属于有载调压，现有制造技术很难实现干式，所以变电站主变压器几乎都采用油浸式变压器。另外，为了节能，有载调压变压器优先选用SZ(SSZ)11型，它比前一代10型节能，而且设备体积比10型小，有利于节约占地空间，节省变压器基础造价。
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2.2隔离开关
隔离开关是将需要检修的电气设备与带电的电源隔离，保障检修工作的安全。此外，隔离开关也用来进行电路的切换操作，接通或切断通过微小电流的电路。隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，灭弧能力非常弱，因此，不能用来开断负电流或短路电流。隔离开关的触头暴露在空气中，在分闸状态时，有暴露在空气中的明显可见的断口，在合闸状态时能可靠地通过负荷电流和短路电流。
早期隔离开关操作机构均为手动。如今新建变电站隔离开关主开关及接地开关均实现了远方操作，这就要求操作机构全部采用电动机构。以往操作机构都是施工现场利用抱箍件固定在混凝土支架上，当采用手动机构情况下，采用这种方式是可以的。但是，电动机构重量远大于手动机构，电机转动时机构箱会产生振动，采用抱箍件固定长期运行会发生松动的可能，影响运行可靠性。设计选择隔离开关应优先选用带钢支架的隔离开关，其耐腐蚀性要优于混凝土支架，操作机构与钢支架之间的固定连接件也是厂家配套提供的标准件，现场装配简单，稳固性高，不需要土建施工单位单独浇筑混凝土支架，降低了施工劳动强度，节省了施工时间。
2.3互感器
互感器是一种特殊变压器，广泛用于配电装置的交流电工测量和继电保护中。互感器主要分为两大类:
（1）为电流互感器也叫仪用变流器，用途是将交流大电流变换为标准的小电流，供电给测量仪表和保护装置的电流线圈。
（2）电压互感器也叫仪用变压器，用途是将交流高电压变换为标准的低电压。
3台主变压器的规模
3.3.1电流互感器变比选择
用于计量或测量的电流互感器一次额定电流不应太大，正常负荷电流为电流互感器一次额定电流的60%，且不小于30%。电流互感器一次额定电流选择太小或太大都会造成测量精度不足。保护级电流互感器在流过正常负荷电流时无精度要求，其只在过负荷或短路时起作用，为了避免短路时互感器铁芯磁饱和，所以应选用较大变比。具体变比值应根据短路电流大小及准确限值系数确定。
3.3.2电流互感器结构型式选择
110 kV及以上电流互感器结构形式分为正立式和倒立式。传统的电流互感器均为正立式，倒立式电流互感器是新型的电流互感器，有别于传统的正立式电流互感器。倒立式电流互感器二次绕组及一次绕组集中置于整个产品的上部储油柜内，且主绝缘包在二次绕组的外侧。它相比正立式具有体积小，较高的动、热稳定性特点，避免了正立式互感器底部易受潮导致主绝缘击穿问题。所以除了对抗震性有特别要求外，设计应优先采用倒立式电流互感器。
3.3.3电压互感器谐振问题
电压互感器按形式分为电容式和电磁式两种。电磁式电压互感器具有类似变压器的铁芯结构，35kV及10kV中性点不接地，在电力系统中性点偏移、瞬间电弧接地或进行倒闸操作的激发下，可能与电力系统分布的电容形成铁磁谐振，所以选用35kV及10kV电磁式电压互感器需采取消谐措施，同时互感器进线处安装熔断器保护。110kV及以上电压互感器全部采用电容式电压互感器，不存在铁芯结构，且都是中性点直接接地，不存在谐振问题。
结语：
主要电气设备的选择是变电站一次设计的核心和基础。因为电气设备选择的是否正确不但影响了变电站建设工程的质量，更对变电站投入运行后的稳定性和灵活性起着至关重要的作用。因此，在变电站一次设计中，既要充分考虑符合相关设计理论，做到因地制宜，更要着重做好有关电气设备的选择，以保证变电站的平稳和长期运行。
参考文献：
[1]杨震，张前.变电站一次设计中主要电气设备的选择[J].河南科技，2014.21:143-144.
[2]郝海波.110-220 kV变电站电气一次主接线设计探究[J].科技风2014.23:27.
论文作者:邵茂盛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/14
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