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摘要:本文在总结地区十多年来建设和运行的，十几座35kV农村小型化变电所经验的基础上，阐述了对变电所主接线的确定，主要电气设备选择，布置形式、控制方式及继电保护的分析和建议。
关键词 主接线 主要电设备 布置形式 控制及继电保护
我区自1986年以来陆续建成投运了宋集、任店、棠村、人和等10余座小型化变电所，通过对这些变电所的设计、施工、运行和维护等方面的调查回顾，我们逐步积累了一些验，对工作中存在的问题有利于进一步的认识。目前正值农村电网改造之机，如何在节约投资、确保功能的前提下，高质量、高标准地建设好农村变电所，设计工作尤显重要。下面就驻马店地区农村小型化变电所的建设与特点谈一下我们的体会，供大家参考。
1 主接线的确定
结合这些变电所在电网中的位置及负荷性质，我们选择了不同的接线方式及运行模式。
1.1为简化接线，35kV侧采用单母线不分段接线方式，具体应考虑以下两个方面：
1.1.1对于终端所或潮流方向一定时，电源进线侧可不设断路器，只在出线侧设断路器，所用变压器接于进线隔离开关外侧：这类变电所一般进出线2回。如无计量要求，为简化保护方案，可不设35kV电压互感器。
1.1.2若为中间联络所或潮流方向有变化时，为保证运行灵活性和保护动作的选择性，在各出线上均应设置断路器，并加装功率方向元件，使保护指向线路侧，这就要求母线设置电压互感器，同时满足计量、测量及经缘监察的需要。该组TV可与金属氧化物避雷器共用一组隔离开关接于母线。所用变压器接于主进线隔离开关外侧，必要时，可在10kV侧引入备用电源，并能自动投切，以保证检修电源。
1.210kV侧采用单母线不分段接线方式，馈线6回以上时，可设简易分段。
10kV电容补偿遵循无功就地平衡的原则，容量一般按主变压器容量的10%～15%来选择，以补偿主变压器消耗的无功。具体设计时应根据本所在该区域电网中的位置及负荷情况而定，若距离主电源点较近且负荷较轻，电压质量容易得到保证，则一期工程可暂不上电容器或取下限值配置，并应通过潮流计算校核补偿前后各有母线电压。
2 主要电气设备选择
2.1主变压器。选择"9"型以上节能型变压器。在远离电源点的地区，若负荷波动较大，电压质量难以保证，应选择有载调压变压器。
2.2开关设备。
2.2.135kV侧：可选择SF6断路器或户外真空断路器。
SF6断路器采用气体绝缘性能优良，具有开断容量大、性能可靠、不检修周期长、无火灾隐患等优点。
近年来户外真空断路器在解决了灭弧室外绝缘的问题后，技术上走向成熟，价位逐步降低。真空断路器除具有SF6断路器的优点外，还有合闸能量小，分合闸速度快、使用寿命长、机构可靠性高、维护量极少等诸多优势，特别适于重合闸及频繁操作。早期的断路器在开断小电感性负荷时易引发截流过电压。目前已研制出新型触头材料，能有效地抑制截流及重燃过电压。
需要注意的是，SF6断路器的TA安装在套管法兰处，精度一般很难达到计量要求，如有计费要求，需另附TA；而真空断路器TA则安装在机构箱内，该型TA专为户外真空断路器设计，具有高精度(可达0.2级)、多次级(4个二次绕组)、容量大等特点，能满足计量和保护需要。
在终端所对于容量较小的变压器，可用PRWG2-35新型快速熔断器作为主保护。该熔断器具有较为准确与稳定的安秒特性曲线，可配置T型(慢速)、K型(快速)熔丝，灭弧性能与机械性能稳定可靠，但必须合理选择，才能够做到与上下级保护的配合。以我区人和35kV所为例，该所电源2回，分别来自漯河、西平110kV所，进线均不设断路器，主变压器2台，容量均为315kVA，采用100A熔断器保护。西平110kV所侧35kV断路器限时速断定值1kA/0.5s，过流定值200A/1.4s，经查熔断器安秒特性曲线知，原熔断器在主变压器过流200～500A时，动作时间均大于1.4s，导致电源侧断路器先于熔断器动作，从而失去选择性。如按主变压器额定电流的1.3倍改用65A"K"型熔断器，则可最大限度地实现与上级保护的配合，满足速断和过流保护动作的可靠性、选择性要求。
2.2.210kV侧：可选用户外SF6断路器、真空断路器及真空自动重合器或ＳＦ6重合器作为开断设备。
重合器是用于配电系统的智能化断路器，它可自动检测过电流按预选确定的分断一重合操作顺序和时间间隔开断路短电流，并自动重合恢复；若遇永久性故障，则重合器完成操作顺序后，闭锁于分断位置，把故障区分开。分段器作为10kV配电系统中自动隔离故障区段的开关设备，能记忆故障电流次数，并在达到额定的记忆次数(1～3次)时，在无电流的情况下自动分闸，使后备保护能成功地重合。重合器和分段器配合使用，可大大提高供电可靠性。
目前我区农村用电负荷普遍较小，对可靠性要求不太高，并且农电资金相对紧张，重合器和分段器的价位又偏高，因此我们一般选择SF6断路器或真空断路器，并配置三相一次(或三相三次)重合闸作为10kV开关设备，同样具有消除瞬间短路故障，迅速恢复供电的功能，并大大节约设备投资。目前我区袁寨35kV变电所配置成套集控设备，通过整定线路三次重合闸时间便可完成上述各次重合闸功能。
我区几座小型化变电所的运行情况表明，早期的SF6断路器虽具有诸多优点，但SF6气体的管理受技术力量、管理范围及人员素质条件的制约，运行中出现问题时很难及时处理，尤其是气体泄漏，几乎无一例外地返还给厂家修理，影响到停电时间长，从而限制了在该电压等级中的广泛使用。
真空断路器经过不断的改进，技术上得到进一步完善，在解决真空泡外绝缘问题上，先后出现过以空气、SF6气体、变压器油为绝缘介质的产品，某些厂家新近推出的以硅橡胶为绝缘外套的真空断路器；体积较小，内附TA，大部分可满足计量和保护需要，建议在农网中广泛使用。
2.3补偿设备：根据安装及运行经验，我们推荐使用户外半封闭式电容器，它具有安装简便、维护方便、容量可调、安全系统高等特点。相比之下，密集式电容器存在含油量大，容量不可调等不利因素，不适合农村变电所分期建设及少油化的需要；而户外框架组装式安装较为麻烦，并且需做护网以保证安全。据了解，我区出山所、宋集所原采用这种方式，曾出现过老鼠钻过护网造成短路跳闸及暴风雨掀翻棚盖的事故，现已全部改为半封闭式电容器。
3 布置形式
归纳起来，我区变电所布置模式主要分为高型和半高型两种：
高型布置以棠村所和官庄所为模式，此类变电所35kV进出线2回，方向与10kV出线方向垂直。35kV母线和10kV母线重叠布置，配电装置位于同一构架，主变压器布置在组合构架侧，主运输道路延伸至两台主变压器之间。这种布置方式结构紧凑，最大限度地节约占地面积，通常情况下，变电所(含控制室)面积不超过0.1hm2。缺点是有些35kV设备如隔离开关、避雷器离地较高，检修试验不便。
另一种布置形式以任店所和双河所为例，35kV进出线方向与10kV相反，35kV配电装置采用半高型布置，断路器位于母线下方；10kV组合构架宽度4.0m，隔离开关安装于断路器上方；主变压器位于35kV/10kV配电装置中间，临近运输主干道。这种布置方式占地约0.14～0.16hm2。比较而言，设备的巡视、维护较方便，并且于扩建。
4 控制方式及继电保护装置
4.1二次设备选型：可选用成套集成电路控制保护装置或综合自动化装置。
早期的小型化变电所采用成套集控设备，控制屏(台)为集保护、控制、信号、测量、计量、交直流为一体的多功能装置。对于规格较小的变电所只需5面屏，即保护控制屏2面；电能表屏、交直流和远动屏各1面；而采用集控台方案，集控台只完成控制、信号、测量功能，还配置其他3面屏。
从变电所运行及检修情况来看，屏式方案结构简单，易于安装维护，而且占地面积小，造价较低。如袁寨35kV变电所采用成套集控屏，运行情况良好，保护动作可靠，操作方便，用户反映很好。
根据《河南省地方电业技术改造与技术进步的若干政策规定》，我们在新建小型化变电所中积极推荐采用综合自动化装置。它具有体积小、功能全、保护整定级差小、动作迅速、准确可靠等诸多优点，易于实现调度自动化及无人值班变电所的功能。近年来综合自动化装置已在我区几座110kV变电所使用，性能可靠、运行良好。但因目前价格偏高，只有双河35kV变电所(在建)采用这种装置。
4.2保护配置方案：
4.2.1主变压器一般装设：瓦斯、纵联差动、过流、过负荷保护；对于小容量变压器，高压侧采用熔断器保护以简化保护接线。
4.2.235kV、10kV出线装设电流速断、过流保护、三相一次重合闸(或公用三相三次重合闸)保护。
4.2.310kV电容器装设过流、过压、欠压保护：容量较大的根据电容器组接线方式可选择电流不平衡保护或零序电压保护。
小结：除上述几项外，为适应调度自动化要求，进而实现无人值班所的发展方向，在今后的新建变电所中，应考虑设置RTU终端或远动接口。我们相信随着新技术、新设备在农网中的广泛使用，必将带动电力系统的职工素质、管理水平和配网自动化程度的整体提高，进一步加快农村电气化建设步伐。
(注：本文获优秀论文三等奖)
高建 乔元华 河南驻马店地区电力局(463000)
标签：变电所
