110kV變電站一次設(shè)備設(shè)計(jì)問題思考

姜雪松

摘 要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和人們對(duì)用電越來越多的需求，110kV變電站在我們當(dāng)下的日常生活和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中重要地位是顯而易見的，而對(duì)于110kV變電站的一次設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循具體問題具體分析的原則。針對(duì)于此，本文將主要討論110kV變電站一次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：110kV；變電站；一次設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

前言：

變電站是電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)之一，終端站更是電網(wǎng)基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集源頭和命令的執(zhí)行單元，對(duì)電網(wǎng)起支撐作用。隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的技術(shù)應(yīng)用到變電站的建設(shè)中，相關(guān)設(shè)計(jì)者在開展110kV變電站設(shè)計(jì)時(shí)，必須時(shí)刻考慮相關(guān)原則，掌握一次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

1、變電站設(shè)計(jì)的重要性

變電站在供電系統(tǒng)中的重要意義是實(shí)現(xiàn)高低壓的轉(zhuǎn)換工作，有的變電站將發(fā)電廠發(fā)出的電壓進(jìn)行一定的升壓，降低電能在傳輸過程中的不必要的損耗；有的變電站將高壓轉(zhuǎn)換成低壓，再傳送給電力用戶。在變電站系統(tǒng)中，變壓器又是最為關(guān)鍵的設(shè)備。除此之外，斷路器、互感器、母線、防雷裝置以及二次系統(tǒng)也是變電站系統(tǒng)的重要組成部分。110kV變電站主要是供給用戶的，數(shù)量龐大，分布很廣。變電站連接著各個(gè)電網(wǎng)，它將電網(wǎng)都聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制和分流。對(duì)電網(wǎng)來說，它的安全性與穩(wěn)定性至關(guān)重要。110KV變電站一次設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，在電力系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)中起著重要的作用。我們?cè)谠O(shè)計(jì)110kV變電站的時(shí)候，從全局利益出發(fā)，正確處理好安全與經(jīng)濟(jì)、基建與生產(chǎn)運(yùn)行、近期需要與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展等方面的關(guān)系，全面考慮，綜合分析實(shí)用性、靈活性和可靠性，有效地控制建設(shè)所需的成本，靈活應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障，向用戶提供安全、可靠的電能。

2、110kV變電站一次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1電氣主接線設(shè)計(jì)

目前主接線的設(shè)計(jì)一般比較復(fù)雜，這種復(fù)雜的主接線雖然可以保證供電的可靠性，但是其復(fù)雜的接線方式以及繁瑣的運(yùn)行操作等缺點(diǎn)也比較突出，同時(shí)這種主接線一旦發(fā)生故障將很難檢測(cè)，維護(hù)成為一個(gè)難題，并且其占地面積大、耗資多，所以針對(duì)以上問題，我們需要在保證供電可靠的前提下，盡力簡(jiǎn)化主接線。 在開展變電站電氣主接線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)，必須嚴(yán)格考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位、變電站的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路和變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等因素。第一，經(jīng)濟(jì)性原則。如果變電站主接線能夠滿足運(yùn)行要求時(shí)，那么從高壓側(cè)的角度來說，可以使用斷路器較少或不用斷路器的接線。同時(shí)主接線的設(shè)計(jì)可以為配電裝置布置創(chuàng)造條件，使占地面積減少。第二，靈活性原則。在變電站主接線設(shè)計(jì)的過程中，必須保證對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到設(shè)備擴(kuò)建、電力調(diào)度的需要。當(dāng)開始電力調(diào)度時(shí)，變電站必須具備可以快速調(diào)節(jié)負(fù)荷以及電力線路的能力。就設(shè)備檢修而言，可以進(jìn)行安全檢修而不影響電網(wǎng)運(yùn)行和用戶用電的要求。

2.2主變壓器的選擇

主變壓器的選擇要對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)地考察，根據(jù)變電站的實(shí)際情況選擇適宜的變壓器以及合理安排變壓器的安裝數(shù)量。變電站變壓器的安裝數(shù)量是依據(jù)主變電站的總?cè)萘?、變電站的占地面積大小、對(duì)變壓器建設(shè)的投資和配電裝置的投資多少以及變壓器制造容量的限制、短路時(shí)的電流大小等指標(biāo)來進(jìn)行確定的。

主變壓器的形式、兼容量以及數(shù)量是影響變電站一次主接線方法與配電裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要因素。主變的設(shè)計(jì)定下來之后，除了以傳遞容量的初始資料為依據(jù)之外，還應(yīng)參考電力系統(tǒng)5-10年內(nèi)的發(fā)展計(jì)劃和輸送功率數(shù)值，當(dāng)然饋線回路數(shù)等也要考慮進(jìn)去，綜合的全方位的分析之后，再進(jìn)行合理選擇。設(shè)計(jì)者在對(duì)主變壓器的兼容量進(jìn)行選擇工作時(shí)，應(yīng)該考慮到變電站中某臺(tái)停運(yùn)時(shí)其他的兼容量，在其能承擔(dān)的時(shí)間范圍內(nèi)，應(yīng)使其滿足1類和2類負(fù)荷的供電。對(duì)普通變電站而言，出現(xiàn)一臺(tái)主變壓器運(yùn)行停止時(shí)，其他變壓器的兼容量要能滿足總負(fù)荷的 60-70%。110kV變電站的主變兼容量和數(shù)量要以遠(yuǎn)景負(fù)荷為依據(jù)進(jìn)行挑選。

大多數(shù)情況下城市電力網(wǎng)110kV變電站安裝兩臺(tái)甚至兩臺(tái)以上的變壓器，這樣的目的是保證一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)其他變壓器還能夠擔(dān)負(fù)起70%的負(fù)荷，在一定時(shí)間內(nèi)保證一、二級(jí)的正常運(yùn)作。同時(shí)我們都知道，各個(gè)變電站節(jié)點(diǎn)的電壓隨著系統(tǒng)負(fù)荷的變化而不斷變化。普通的變壓器如果安裝在電壓偏移大或者是電力潮流變化大的變電站時(shí)，可能會(huì)發(fā)生電壓不穩(wěn)，影響用戶的用電質(zhì)量，所以可以采用有載調(diào)壓變壓器。

2.3斷路器的選擇

在110kV變電站設(shè)計(jì)過程中，斷路器也有著極為重要的作用。設(shè)計(jì)者在選擇斷路器時(shí)一定要嚴(yán)格按照參數(shù)規(guī)定執(zhí)行，進(jìn)而達(dá)到整個(gè)電力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的基本要求。第一，選擇斷路器時(shí)最重要的標(biāo)準(zhǔn)是絕緣性能要好，因?yàn)楫?dāng)線路發(fā)生跳閘等突發(fā)狀況時(shí)，斷路器可以保證其絕緣，從而為檢修人員提供足夠的時(shí)間；第二，斷路器應(yīng)該具備良好導(dǎo)體性質(zhì)，如此就能夠在長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷電流環(huán)境中，降低事故產(chǎn)生的概率；第三，當(dāng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，其對(duì)應(yīng)形成的短路電流值相對(duì)較大，而這時(shí)斷路器具備的特性將保證系統(tǒng)熱穩(wěn)定性；第四，最后使用的斷路器需要具備更短的分?jǐn)鄷r(shí)間和斷路能力。同時(shí)還應(yīng)該保證其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，使用時(shí)間更長(zhǎng)。第五，斷路器的機(jī)械壽命和電氣壽命應(yīng)該盡量選取較長(zhǎng)者；體積和重量較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的斷路器的安裝方法較為簡(jiǎn)單，并且有利于檢測(cè)和維護(hù)，根據(jù)以上這些因素和變電站的具體要求選擇適合的斷路器。

2.4高壓配電裝置設(shè)計(jì)

在大多數(shù)環(huán)境中，110kV變電站高壓配電裝置設(shè)計(jì)主要包括兩種，即屋外布置與屋內(nèi)布置。屋外布置又可以細(xì)分為三種，即屋外半高型、屋外中型以及屋外高型布置。其中高型布置是主要是對(duì)母線進(jìn)行隔離，上下重疊布置線路的開關(guān)，這種形式占地面積較小，但是具體操作比較困難，檢修工作難度系數(shù)大，并且抗震性能也比較薄弱；中型布置的占地面積較大，成本相對(duì)其他比較低，抗震性能好，但是工作人員的維修強(qiáng)度和難度比較?。话敫咝筒贾貌惶m用于回路較少的變電站，但是其可以在一定程度上將配電裝置的距離縮短，使布線的面積增大。高壓配電裝置屋內(nèi)布置包括有三種不同模式，即以GIS為基礎(chǔ)的屋內(nèi)布置、斷路器屋內(nèi)布置以及普通電力裝置屋內(nèi)布置。這三種方式都存在自身的優(yōu)勢(shì)與缺陷，所以使用者應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的具體要求，選擇合適的模式。

2.5終端110kV變電站

普通終端變電站所采用的都是無匯流主接線形式，應(yīng)用橋形和線路接線。 線路一變壓器組接線方式是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的，它的高壓配電裝置中，只配置兩個(gè)單位的單元，這樣做的優(yōu)勢(shì)是接線方法簡(jiǎn)單且占地面積小。假如一臺(tái)主變線路在檢修過程中發(fā)生故障，且要退出運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)只要對(duì)變電站低壓側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)移負(fù)荷的操作，就能保證供電正常。在地方電網(wǎng)中所用的110kV類型終端變電站，如果主變?nèi)萘磕軌驖M足“N-1”要求，就對(duì)它運(yùn)用內(nèi)橋接線方式，這樣能有效的提高供電可靠度，對(duì)于變電站內(nèi)部變壓站外側(cè)系統(tǒng)有功率流過時(shí)，則應(yīng)該運(yùn)用外橋接線方式。

2.6城區(qū)110kV中心變電站

對(duì)于城區(qū)110kV中心變電站一般可以運(yùn)用有匯流母線的主接線，這其中還包括單母線分段式、單母線分段帶旁路母線式、雙母線式三種形式。單母線斷路器分段接線通常分2-3段，若其中某一段的母線出現(xiàn)故障。會(huì)進(jìn)行自動(dòng)隔離，使正常母線可以繼續(xù)保持工作狀態(tài)不受影響。不同段的母線同時(shí)出現(xiàn)故障的幾率是很低的，在不同的分段點(diǎn)分別將電源接入，就能提高供電的可靠度變得更靈活。而雙母線接線形式屬于變電站備用的兩組母線，每次線路進(jìn)出是通過一臺(tái)斷路器以及兩組隔離開關(guān)與兩組母線分別連接的，其供電的可靠度體現(xiàn)在：以兩組隔離開關(guān)的倒換作業(yè)可輪流檢查維修其中某一組母線，并保證不會(huì)中斷供電，當(dāng)檢查維修接在任何一組母線的隔離開關(guān)上時(shí)，只要斷開相關(guān)的隔離開關(guān)所在的一條回路及與開關(guān)連接的一組母線，都不會(huì)對(duì)其他回路的正常供電造成影響。

3、結(jié)語

綜上所述，在具體的變電站一次設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)原則，與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新，全方位、多角度、多層次地進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)。

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