前山河变电所电气部分设计
3 变电所的总体分析及主变选择
3.1 变电所的总体情况分析
设计中必须从全局利益出发进行变电所的设计,妥善处理安全与经济以及基本建设与生产运行等方面的关系,需要从实际情况出发,结合当地情况,采取适宜的建设标准。根据当地需要与可能性,应该有计划和步骤地推行国内外的先进技术,一定程度上采用鉴定合格的新设备、新材料和新结构等，逐渐提高地区的自动化水平。变电所的设计宜采用经过审查的通用设计或典型设计。
3.2 主变压器容量的选择
分析两锦供电公司提供出的该地区负荷资料可以看出，2005年，锦州地区的供电负荷为543MW，变电容量为1043MVA，容载比为1.92。主要由南山变电所和锦州变电所2座220kV变电所向城区供电，用电负荷为330MW，容载比为1.5。可以看出城区的容载比偏低。按照城网导则的要求，220kV电网容载比应该在1.6至1.9之间。单分析前山河变电所可以看出，2008年最大负荷为160MW、2010年最大负荷为200MW，若本期采用2×120MWA容量的主变，到2010年容量就会略显不足；若采用2×240MWA容量的主变，则在初期容量会略有偏大。因此，从分析来看，本期可以安装2×180MVA容量主变，则2008年容载比为2.25，至2010年时，容载比变为1.8。考虑到“十二五”期间铁合金的30万吨铬铁项目的投产，前山河变就再扩建1×180MVA主变，就可以满足要求，在主变检修时还具有一定的灵活性。就锦州城区而言，锦州变电所、南山变电所、前山河变电所联合为锦州城区供电，2008年总变电容量为960MVA，供电负荷为460MW，容载比为2.1；到2010年供电负荷达到500MW，容载比为1.92。
3.3 主变压器台数的选择
主变台数的考虑原则:
(1)对于大城市郊区的一次变电所,如果中、低压侧已经构成环网,装两台主变为宜。
(2)对于地区性孤立的一次变电所以及大型工业专用变电所,应考虑装三台主变压器的可能性。
(3)对于只装两台主变变电所的规划,主变基础应按大于变压器容量的一至二级进行设计,方便负荷发展时更换主变。
本次设计在220KV与66KV配电装置之间安排布置主变压器。
本期安装180MVA无载调压的双绕组变压器两台，远期总共安装180MVA的
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无载调压双绕组变压器3台。增加了2套排油注氮灭火装置，将该装置保护屏安装于主控楼的保护屏室内。本次采用的方案参照国网公司输变电工程典型设计中220KV变电站分册（辽宁电力有限公司）中的LN220-A-2-000模块。
3.4 电源装机及电力平衡
3.4.1 两锦地区装机规划
在“十一五”期间，在锦州葫芦岛两锦地区新增加了一些电源项目，主要包括：南票发电厂二期扩建工程计划2010年投入新增的2台150MW机组；大唐锦州热力发电厂计划2010年投入新增的2台300MW机组；而凌海风电场，自2007年开始，以每年新建两期，规模为49.5MW的规划，2010年前最终形成300MW的规模。绥中电厂将接入500kV的电网；锦州、南票以及大唐锦州热电厂将接入220kV的电网；其他地方以及自备电厂都接入66kV及以下的电网。 3.4.2 电力平衡
总体来看，辽西系统是典型的电源外送型系统，赤峰元宝山电厂、阜新电厂和本地区的绥中、南票、锦发电厂出力等都在两锦地区汇集，通过500kV线路3回，分别为2回董家-辽阳线、2回北宁-王石线及220kV地区间联络线，为辽中地区电网输送电力。两锦地区的绥中发电厂接入的是500kV的电网，通过绥中电厂--绥中变线一回线路向地区负荷供电，在该地区220kV层电力平衡中，绥中发电厂参与平衡时按300MW的装机容量，按照统计数值，地方电厂以100MW出力。2008年，220kV层面上，锦州和葫芦岛两锦地区冬大方式有325MW供电缺额，冬腰方式有72MW供电缺额。2010年，由于投运了大唐国际锦州热能发电厂、南票热能发电厂二期机组以及凌海风电场等，缺电局面有所扭转，冬大方式多供电32MW，冬腰方式多供电277MW。
对于两锦地区内部而言，在220kV层面接入的电厂主要在锦州地区，这些电厂的出力除了需要满足本地区负荷外，还要输送到朝阳和盘锦地区。而由于葫芦岛地区的发电厂仅有南票热电厂，加上该电厂机组的出力不能完全满足地区负荷的需求，大部分的电力还需从500kV沙河营变电所输入。
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3.4.3 建设规模
按照城网导则，220KV电网的容载比应为1.6～1.9。分析前山河变电所的数据，其2008年最大负荷量为160MW，2010年最大负荷量为200MW。本期可以安装2×180MVA容量的主变，则2008年容载比为2.25，至2010年时，容载比变为1.8。就锦州城区而言，锦州、南山及前山河等单个变电所联合为城区供电，2008年总的变电容量为960MVA，供电负荷为460MW，容载比为2.1；到2010年供电负荷达到500MW，容载比为1.92，有所降低。
上述计算的条件为：选2010年为计算水平年，取最小负荷率为0.7。控制锦州发电厂的220KV母线侧电压波动范围处于231.5～234.7KV之间；220KV前山河变电所的电压波动范围处于225.7～231.9KV之间；66KV母线波动范围处于66.1～68.9KV之间。分析可以看出，前山河变的电压波动不是很多大，所以采用了无载调压变压器。设计时按照《无功电压导则》的规定，按照主变容量的10%~30%配置变电所的补偿容量，用以补偿主变消耗的无功，并在校验电压质量是否满足要求时，按照系统的实际情况。
设计中进行无功补偿的计算时，区锦州地区功率因数为0.95，前山河变电所有功功率为200MW。未配置电容器时，通过计算可得，冬大运行方式下，该变电所66KV母线的电压最低为65.6KV，传输的无功功率为2×34.8Mvar，无功损耗2×8.9 Mvar。当配置了2×28 Mvar的电容器，用以对主变的无功损失进行补偿时，母线电压变为67.8KV，传输的无功功率为2×4.3 Mvar，无功损耗2×7.78 Mvar。
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4 电气主接线设计
4.1 引言
电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直接影响运行的可靠性、灵活性，它的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。
变电站电气主接线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的,电气主接线的不同形式，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响。因此电气主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较方可。
4.2 电气主接线设计的原则和基本要求
本次进行电气主接线设计时,考虑了以下四个方面的因素: (l)必须保证供电的可靠性和电能质量
电力生产的首要任务就是安全可靠, 对电气主接线最基本的要求便是保证供电的可靠性和良好的电能质量。进行设计时,除了要对主接线的基本接线形式进行定性评价外,对一些比较重要的变电所，更需要进行定量的分析和计算。虽然我们讨论的属于农村电网变电所,但是这些变电所担负许多郊区工厂和企业、风景名胜、以及农业排涝抗旱等重要的供电任务,满足供电的可靠性十分必要。随着农村电网规模的不断扩大,加之使用了自动化装置和一些先进的技术,这都非常有利于主接线可靠性的提高。但可靠性的提高不完全等价于元件或设备用得越多、越新、接线也越复杂，相反地,不必要地使用多余设备,使主接线复杂,运行发生不便,更会导致供电可靠性的降低。
(2)灵活、方便,可以满足远方监控的要求
好的主接线应该不仅可以满足各种不同的运行状态,而且能够灵活地转换运行方式。正常运行时可以安全可靠地供电，故障情况或是设备检修时也都能满足远方监控的要求，可以简单、灵活并且迅速地进行运行方式的倒换,使得停电时间最短，停电影响范围也最小。显然,过于复杂的接线不仅不能保证操作方便，反而会增加误操作率，但太简单的接线，也不一定可以满足系统运行方式的要求，因此，合理地安排主接线十分重要。
(3)经济性良好
进行主接线设计时，经常会在可靠性与经济性之间发生貌似。如果要使主接
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线灵活可靠，必然会在一定程度上导致投资的增加。因此，设计中必须综合考虑技术和经济两种因素，在满足了供电持续可靠、运行方便灵活的基础上,尽可能使得设备的投资费用、运行费用最少。
(4)可以发展和扩建
目前，随着国民经济的高速发展,往往会对已投产的变电所有扩建的需求,从主变的容量、台数、以及馈线的数量均有扩建的需求的可能性,因此在设计主接线时，应该保留发展的余地,不仅要实现最终接线的目标，同时还要考虑到分期过渡接线的可能性，以及施工的方便性。
4.3 电气主接线设计说明
拟建的220kV前山河变位于锦州市西南的前山河乡，属于锦州市开发区。在其北部约10km处有220kV锦州变电所，在其东南部约15km处有220kV南山山变电所；在其西北约1km处，有220kV锦州变－南山变送电线路经过，在其东南约10km处，220kV的锦州变－沙河营变电所的送电线路也会经过。按照该地区电网现状，以及拟建前山河变电所的位置，再者考虑到地区的规划网架，本期的前山河送变电工程的接入系统的方案和规模列举如下：
图4-1 电气设计主接线图
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