35 kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)技術(shù)分析

覃予春

（廣西智鑫電力設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧 530022）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息傳送量成倍增多，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性要求也越來越高，而電力系統(tǒng)對(duì)變電站又提出了減人增效的要求，這兩者之間的矛盾可以通過變電站自動(dòng)化技術(shù)來解決。實(shí)際上，隨著計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的發(fā)展，信息采集、處理、傳輸均可通過計(jì)算機(jī)完成，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)就是以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，將微機(jī)保護(hù)、微機(jī)控制、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)自動(dòng)裝置、微機(jī)故障錄波等分散的技術(shù)集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理，并可以給運(yùn)行、安全、設(shè)計(jì)、施工、檢修、維護(hù)、管理等諸多方面帶來直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

本論文重點(diǎn)針對(duì)35 kV變電站的一次電氣設(shè)備部分中的部分問題進(jìn)行深入的分析和探討，以期從中可以找到管理變電站電氣一次部分的模式與經(jīng)驗(yàn)方法，并以此和廣大同行分享。

2 35 kV變電站電氣一次部分總體設(shè)計(jì)概述

對(duì)于變電站、變電所的電氣一次部分的主接線，是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也稱為一次接線；它反映各設(shè)備的作用、連接方式和各回路間相互關(guān)系，從而構(gòu)成發(fā)電廠或變電所電氣部分的主體。電氣主接線是保證出力、連續(xù)供電和電能質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)的配置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，它必須滿足工作可靠、調(diào)度靈活、運(yùn)行檢修方便且具有經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性等基本要求。

2.1 電氣主接線的基本要求

2.1.1 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量

安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門帶來的損失將更嚴(yán)重，往往比少發(fā)電能的價(jià)值大幾十倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。電壓、頻率和供電連續(xù)可靠是表征電能質(zhì)量的基本指標(biāo)，主接線應(yīng)在各種運(yùn)行方式下都能滿足這方面的要求。

2.1.2 具有一定的靈活性和方便性

主接線不僅正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。

2.1.3 具有經(jīng)濟(jì)性

在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足供電可靠的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)最少，注意節(jié)約占地面積和搬遷費(fèi)用，在可能和允許的條件下應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.4 具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性

在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。

2.2 設(shè)計(jì)步驟

電氣主接線的一般設(shè)計(jì)步驟如下：

（1）對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和基礎(chǔ)資料進(jìn)行綜合分析。

（2）選擇發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)和容量，擬定可能采用的主接線形式。

（3）確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。

（4）廠用電源的引接。

（5）論證是否需要限制短路電流，并采取相應(yīng)措施。

（6）對(duì)選出來的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案。

3 35 kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)探討

3.1 變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)分析

3.1.1 主接線方案論證

主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性高的設(shè)備盡量簡(jiǎn)化電氣主接線；在滿足可靠性、靈活性要求的前提下力求經(jīng)濟(jì)合理，滿足投資少、占地面積小和電能損失少的要求。

3.1.2 35 kV變電站一次電氣主接線設(shè)計(jì)

35 kV變電站電氣主接線，其主接線方案分析論述如下：

采用一臺(tái)半斷路器接線，當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為六回及以上，配電裝置在系統(tǒng)中具有重要地位時(shí)，宜采用一臺(tái)半斷路器接線；進(jìn)出線回路數(shù)少于六回，如能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的要求時(shí)，也可采用雙母線接線。

在一臺(tái)半斷路器的接線中，電源線宜與負(fù)荷線配對(duì)成串，同名回路配置在不同串內(nèi)。初期僅兩串時(shí)，同名回路宜分別接入不同側(cè)的母線，進(jìn)出線應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。當(dāng)一臺(tái)半斷路器接線達(dá)三串及以上時(shí)，同名回路可接于同一側(cè)母線，進(jìn)出線不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。

這里結(jié)合實(shí)際35 kV變電站電氣設(shè)計(jì)工程為例進(jìn)行分析，本工程一期、二期機(jī)組35 kV進(jìn)出線回路數(shù)共7回，其中＃l、＃4發(fā)電機(jī)一變壓器組進(jìn)線4回，35 kV終期出線3回，故35 kV電氣主接線采用一臺(tái)半斷路器接線，包括三個(gè)完整串和一個(gè)不完整串；為提高系統(tǒng)的可靠性，將同名元件接入不同側(cè)母線，進(jìn)出線不裝設(shè)隔離開關(guān)。

3.2 一次電氣接線設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題

根據(jù)國家對(duì)于變電站建設(shè)的相關(guān)規(guī)定要求，“容量為200 MW及以上的機(jī)組，應(yīng)設(shè)置交流保安電源。交流保安電源宜采用自動(dòng)快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組”，“每臺(tái)300 MW或600 MW機(jī)組宜設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組?！薄爱?dāng)機(jī)組采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控時(shí)，應(yīng)設(shè)置交流不停電電源”。為此，對(duì)于本論文所討論的35 kV變電站，本工程交流保安電源和不停電電源設(shè)置如下：

（1）每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套快速起動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組作為事故保安電源。根據(jù)保安負(fù)荷計(jì)算，柴油發(fā)電機(jī)組容量為1 200 kW。

（2）每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩個(gè)保安段，機(jī)組保安負(fù)荷接于保安段，分別由柴油機(jī)引接。正常時(shí)由機(jī)組兩個(gè)不同的鍋爐工作段為保安段供電，事故時(shí)快速切換至柴油發(fā)電機(jī)組供電。

（3）兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的保安PC之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組的保安 MCC段失電時(shí)，同時(shí)起動(dòng)兩套柴油發(fā)電機(jī)組，以提高起動(dòng)成功率。

（4）柴油發(fā)電機(jī)組可以遠(yuǎn)方或就地，手動(dòng)或自動(dòng)起動(dòng)，負(fù)荷可按其重要性和投入時(shí)間分批投入。

（5）不停電電源系統(tǒng)設(shè)置：每臺(tái)機(jī)組設(shè)1套不停電電源裝置，向熱工控制儀表、調(diào)節(jié)裝置、DCS系統(tǒng)及其他自動(dòng)裝置供電；輸出電壓220 V，容量100 kVA，單相50 Hz，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)一套供脫硫控制系統(tǒng)用的UPS，容量40 kVA，單相50 Hz。

4 結(jié)束語

對(duì)于變電站電氣設(shè)備一次接線的設(shè)計(jì)，其接線設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性、可靠性在很大程度上將直接影響整個(gè)變電站電氣系統(tǒng)的工作安全性，因此對(duì)于本論文所討論的35 kV變電站電氣一次部分的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題，對(duì)于更高電壓等級(jí)的變電站，如220 kV、500 kV甚至是目前大力發(fā)展的800 kV特高壓變電站電氣接線設(shè)計(jì)，都是具有一定借鑒和指導(dǎo)意義的，因此本論文對(duì)于35 kV變電站電氣系統(tǒng)接線所作的設(shè)計(jì)無論是在理論還是在實(shí)踐上均是具有推廣應(yīng)用價(jià)值的。