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    220kV變電站電源的小型化和可靠性設(shè)計

    2018-02-28 11:25:32蔣佶呂朋偉
    電子技術(shù)與軟件工程 2018年13期
    關(guān)鍵詞:模塊化可靠性

    蔣佶 呂朋偉

    摘要 變電站臨時施工電源是為了滿足變電站在施工過程中電焊機、切割機、濾油機、真空泵、電錘等電氣設(shè)備用電,以及臨時辦公及生活用電需要而設(shè)置,而且隨著施工機械化程度的提高和電動工具的普遍使用,施工電源顯得越來越重要。而且施工電源的設(shè)計、報裝、使用、拆除等各環(huán)節(jié)涉及接口單位多,存在拆裝復(fù)雜、用電不規(guī)范、經(jīng)濟(jì)性差、安全性差等特點。因此,通過對22 0kV變電站臨時施工用電的設(shè)計研究,整合施工電源電氣設(shè)備,實現(xiàn)小型化、模塊化的施工電源系統(tǒng),可有效解決變電站臨時施工電源中存在的各種問題。

    【關(guān)鍵詞】施工電源 模塊化 可靠性

    目前施工單位在新建變電站工程施工時,臨時施工電源一般采用在戶外柱上安裝油浸式變壓器,采用跌落保險保護(hù),臨時搭設(shè)圍墻安裝配電箱,變壓器和配電箱連接需要臨時敷設(shè)電纜,工程完工后又需要拆除變壓器、配電箱以及二者之間的連線,安全用電更顯重要。各地都對變電站施工現(xiàn)場臨時用電的安全管理進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定,但是大都局限于現(xiàn)場施工的規(guī)范管理,供電設(shè)備仍舊采用分散布置方式的形式,雖然對現(xiàn)場的安全、規(guī)范施工起到一定的作用,但是治標(biāo)不治本,沒有從根本上解決用電安全隱患,很多施工現(xiàn)場還存在著用電不規(guī)范、亂拉線纜的現(xiàn)象,對安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅。因此,通過對不同電壓等級變電站臨時施工用電的設(shè)計研究,整合施工電源電氣設(shè)備,設(shè)計小型化、模塊化的施工電源系統(tǒng),可有效解決變電站臨時施工電源中存在的各種問題。通過標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方案,規(guī)范變電站現(xiàn)場施工臨時用電,可極大的提高現(xiàn)場施工用電的安全性。

    1 220kV變電站臨時施工電源設(shè)計方案

    根據(jù)湖北某220kV變電站臨時施工電源使用情況,該項目施工電源變壓器采用315kVA的油浸變壓器,一級配電箱根據(jù)責(zé)任方不同,分為土建施工、電氣施工、辦公生活區(qū)、主變?yōu)V油四條線路,并預(yù)留一條應(yīng)急出線回路。

    該項目采用需要系數(shù)法進(jìn)行設(shè)備功率的計算:

    電焊機的設(shè)備功率是將額定容量換算到負(fù)載持續(xù)率£為100%時的有功功率

    Pe= Sr√Ercosφ kW

    Sr一一一電焊機的額定容量,kVA;

    coscp一一額定功率因數(shù)

    er一一電動機額定負(fù)載持續(xù)率。

    電動機的設(shè)備功率等于額定功率。

    用電設(shè)備的計算負(fù)荷

    有功功率Pc=K Pe kW

    無功功率Qc= Pe tgφ kVar

    視在功率Se=√Pc2+Qc24kVA

    K為需要系數(shù)

    根據(jù)變電站各施工階段使用的施工設(shè)備容量,結(jié)合以上公式,同期系數(shù)按0.6估算,得出變壓器容量約為23 0kVA??紤]一定的裕量,因此該項目配備一臺315kVA的配電變壓器可以滿足使用要求。

    2 施工電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方案

    2.1 整體布局方案

    施工電源lOkV高壓側(cè)采用SF6氣體絕緣柜,其高度僅為1.5米,寬度為0.375米,低壓柜在固定柜的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,高度改為1.6米,箱體整體高度低至1.95米,較常規(guī)方案降低0.6米左右,實現(xiàn)了小型化設(shè)計。

    施工電源系統(tǒng)采用品字型品字型布置方式,對比目字型布置方案,可有效減小艙體長度,優(yōu)化后艙體長x寬x高的尺寸為:2.75x2.3x1.95m。

    2.2 結(jié)構(gòu)強度設(shè)計方案

    為保證施工電源的輕度要求,采用以下方案進(jìn)行處理:艙體主框架采用一體化焊接鋼結(jié)構(gòu);立柱采用2.5mm厚雙層鋼板焊接而成;頂蓋采用加強型設(shè)計;底座采用槽鋼焊接。并且從艙體的吊裝、側(cè)面受風(fēng)(12級)、頂部覆(20mm)三種工況進(jìn)行有限元分析,通過計算框架的變形和等效應(yīng)力,驗證結(jié)構(gòu)強度的可行性和合理性。

    吊裝分析結(jié)果表明,進(jìn)行艙體吊裝時,產(chǎn)生最大變形發(fā)生在艙體底座短邊位置,最大變形0.8mm,艙體零部件所受應(yīng)力小于143MP,吊杠處應(yīng)力57MP<235MP,結(jié)構(gòu)吊裝安全。

    12級風(fēng)(風(fēng)速34m/s)工況分析結(jié)果表明,最大變形發(fā)生在艙體中間立柱上部,最大變形為0.97mm,零部件受力小于50MPa,結(jié)構(gòu)抗風(fēng)壓安全。

    艙頂覆冰(20mm)工況分析結(jié)果表明,最大變形發(fā)生在艙體頂部短邊支撐板處,最大變形為0.55mm,零部件受力小于30MPa,結(jié)構(gòu)抗覆冰負(fù)荷安全。

    2.3 保溫設(shè)計方案

    為保證外殼等級10K的設(shè)計要求:變壓器門上部安裝兩個風(fēng)機(風(fēng)量l60m3/h)進(jìn)行強制散熱,低壓柜本體與對應(yīng)艙門加開散熱孔。

    風(fēng)機強制散熱情況下,熱仿真結(jié)果顯示,在環(huán)境溫度45℃時,變壓器附近溫度最高達(dá)到51℃,低壓柜附近溫度最高為47.9℃,符合外殼等級要求。

    2.4 防腐蝕設(shè)計方案

    使用本身具有防腐性能的鍍鋁鋅板作為外殼材料,防腐處理采用特殊材料和防腐工藝相結(jié)合技術(shù);采用除銹、除油、噴砂等前處理工藝,以保證表面清潔度和粗糙度要求;采用底漆、中間漆、面漆三層防護(hù)體系,提升使用壽命,防腐年限達(dá)到30年。

    3 無功補償設(shè)計

    變電站施工用電設(shè)備采用大量的電動機、電焊機等設(shè)備,這些設(shè)備投入運行以后,將產(chǎn)生很大的感性電流,這種電流它不做工,是無功電流,進(jìn)而產(chǎn)生無功功率,無功功率的出現(xiàn)不僅導(dǎo)致發(fā)電機出力下降,降低了輸配電設(shè)備效率,而且還增大了網(wǎng)損,嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。這些損耗在變壓器及線路中轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā),使得變壓器及配電設(shè)備溫度升高。不僅影響設(shè)備的利用率,還可能由于溫度過高,破壞設(shè)備的絕緣,縮短設(shè)備的使用壽命,甚至損壞設(shè)備。對無功進(jìn)行補償,能夠降低輸電線路及變壓器的損耗,增加電網(wǎng)的傳輸能力,提高設(shè)備的利用率,減少設(shè)備的容量,改善電壓的質(zhì)量,節(jié)約電費的支出。

    無功補償配置原則,參考國家電網(wǎng)公司文件(2008-1282)《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術(shù)原則》,lOkV電壓等級按照變壓器容量20%-40%配置,本項目按照30%容量配置一套lOOkVA的無功補償裝置,可滿足使用要求。

    4 結(jié)束語

    本文通過對220kV變電站模的用電需求分析,以及研究變電站施工電源系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計出小型化、模塊化的施工電源系統(tǒng)來代替目前雜亂無章的臨時施工電源,可提高工作效率,節(jié)約人力、物力成本。該設(shè)備運用在電網(wǎng)建設(shè)中,能達(dá)到優(yōu)化設(shè)備利用率、降低成本、提高工作效率的目的,具有極強的推廣價值。

    參考文獻(xiàn)

    [1]井立宏,淺談施工現(xiàn)場臨時電源管理[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2012 (07).

    [2]工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版[M].北京:北京市鐵成印刷廠,2005.

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