變電站設(shè)計(jì)中需要注意的一些問題

摘要:城市電網(wǎng)建設(shè)中，變電站是首先要解決的問題，建設(shè)時(shí)要符合快速發(fā)展城市的需求，要有足夠的變電容量，處理好用地面積、總平面布置和基礎(chǔ)選型，自動(dòng)化程度高，通信運(yùn)行性能高，靈活性能高的主接線方式，主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，檢修頻率低，噪聲低。本文就變電站設(shè)計(jì)中需要注意的一些問題進(jìn)行論述，并提出合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞:變電站;設(shè)計(jì);問題;方案

一、設(shè)計(jì)原則與變電站容量的確定

變電站是我國大部分地區(qū)能源供應(yīng)的主渠道，在變電站的建設(shè)中，應(yīng)在滿足各地區(qū)電力供應(yīng)的同時(shí)，兼顧經(jīng)濟(jì)性和容量需求潛力。因此在變電站設(shè)計(jì)中，應(yīng)掌握以下原則并依此選擇變電站容量。

1)足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內(nèi)中長(zhǎng)期規(guī)劃預(yù)測(cè)的負(fù)荷要求;2)可靠靈活的主接線方式;3)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積小;4)主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低;5)自動(dòng)化程度高，通信誤碼率低，可靠性高。

根據(jù)以上原則，選擇220kV作為地區(qū)電源點(diǎn)，可以充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對(duì)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。因此，220kV變電站是解決地區(qū)供電矛盾的一個(gè)有效措施，同時(shí)也將是今后國家電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。

二、變電站設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

(1)電氣主接線選擇

電氣主接線的方式主要有單母線接線，單母線分段接線，單母線帶旁路母線接線，單母線分段帶旁路母線接線，雙母線接線，雙母線分段接線，雙母線帶旁路母線的接線，一臺(tái)半斷路器的接線。近年來，隨著SF6斷路器和氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的普遍采用，旁路母線的使用越來越少。所以我們沒有采用單母線分段帶旁路母線接線和雙母線帶旁路母線的接線等接線形式。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)主變壓器選擇

變電站主變壓器容量和臺(tái)數(shù)時(shí)影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要因數(shù)。所以根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀、最高供電負(fù)荷、售電量及其發(fā)展趨勢(shì)，確定變電站的規(guī)模，合理選擇變電站的變壓器容量和臺(tái)數(shù)。

主變壓器可以根據(jù)6個(gè)方面進(jìn)行選擇:按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主要變壓器容量;按電壓等級(jí)選擇主變壓器容量;根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來選擇主變壓器的容量;同級(jí)電壓的單臺(tái)變壓器容量的級(jí)別;按容載比確定主變壓器的容量;按負(fù)荷密度選擇變電站主變壓器的容量。主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、供電負(fù)荷大小、運(yùn)行方式、供電可靠性等條件進(jìn)行綜合比較后確定。同級(jí)電壓的單臺(tái)變壓器容量級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行主變壓器容量的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。

(3)三維布置

按照實(shí)際工程需要利用三維模型庫搭建電站三維模型，并且附加實(shí)際工程信息。

①配電間隔的創(chuàng)建。配電間隔由間隔內(nèi)部設(shè)備和導(dǎo)線以及導(dǎo)線支架組成。在本工程中，參考施工圖實(shí)際的距離參數(shù)來布置間隔內(nèi)部各個(gè)設(shè)備之間的間距。每個(gè)間隔在模型目錄中的層次按如下規(guī)則存放:SITE層確定分區(qū)，如500 kV分區(qū);ZONE層確定間隔，如:2#，3#至10 W某電廠Ⅱ出線間隔;EQUI層則存放該間隔內(nèi)的設(shè)備。

②導(dǎo)線的創(chuàng)建。導(dǎo)線包括各類母線、進(jìn)線、出線及設(shè)備間導(dǎo)線等。PDMS中沒有專用創(chuàng)建導(dǎo)線的工具，本工程中采用彎曲鋼管代替，弧垂幅度根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定，本層次由電氣專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

③主控樓、站內(nèi)道路、圍墻的創(chuàng)建。建模時(shí)采用pdms土建專用工具和道路創(chuàng)建專用工具，本層次由土建專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。

④全站三維布置。確定變電站模型坐標(biāo)系原點(diǎn)位置后，按照實(shí)際位置參數(shù)設(shè)置變電站中所有設(shè)備、支架、導(dǎo)線、道路、圍墻、主控樓等。對(duì)變電站進(jìn)行全場(chǎng)布置時(shí)，由SITE劃分功能分區(qū)，如:500 kV分區(qū)、220 kV分區(qū)、35 kV分區(qū)、主控樓、場(chǎng)區(qū)道路、圍墻等。由ZONE劃分功能子單元、獨(dú)立的間隔，如:8WⅡ至某開關(guān)站Ⅱ、所用變回路Ⅱ等。

(3)接地材料的選擇

選擇接地材料時(shí)需要綜合考慮，鋼材是最為常見的接地材料。短路電流過大時(shí)，變電所需降低施工難度，此時(shí)可選擇銅接地。腐蝕方面應(yīng)該根據(jù)土壤的具體環(huán)境決定材料。從部分投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)l0a的接地網(wǎng)來看，部分鋼材完好如初，只是在焊接處和距空氣接近處出現(xiàn)了銹蝕;少數(shù)銹蝕較為嚴(yán)重。這就提醒設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到腐蝕情況，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際的腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。

(4)主變保護(hù)的設(shè)計(jì)

電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電設(shè)備，它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，同時(shí)大容量的電力變壓器也是非常貴重的設(shè)備。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。針對(duì)變壓器故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)主變可采用以下保護(hù):①瓦斯保護(hù);②諧波制動(dòng)縱差保護(hù);③變壓器220kv側(cè)過流保護(hù);變壓器35kv側(cè)過流保護(hù);220kv零序過流保護(hù); ⑥110kv 2段方向零序過流保護(hù);⑦35kv側(cè)零序過流保護(hù);220kV和35kv側(cè)過負(fù)荷保護(hù)。

三、我國變電站的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

(1)系統(tǒng)配置

為了提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和性能價(jià)格比，在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)采用分布式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置模式。該系統(tǒng)可以將變電所內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元和保護(hù)單元分別集中安裝在變電所的控制室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集柜、控制柜和保護(hù)柜中，相互間通過現(xiàn)場(chǎng)總線與控制主機(jī)相連。這種分布集中組屏的結(jié)構(gòu)，便于擴(kuò)充和維護(hù)，而且其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他部分的正常運(yùn)行。

(2)通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是將整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)乃至該變電站相應(yīng)的配電線路上自動(dòng)化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳輸給變電集控中心和配電自動(dòng)化集控中心，站內(nèi)通信采用光纖以太網(wǎng)，保證在站內(nèi)毋需中斷其他設(shè)備。站外通訊采用光纜與中心站相連接，由中心站進(jìn)行遙控軟件配置。

(3)基本功能

①測(cè)量及數(shù)據(jù)采集功能。包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。

②自動(dòng)裝置功能。包括電壓和無功的就地控制、同期檢測(cè)和同期合閘及故障濾波測(cè)距等。

③保護(hù)功能。對(duì)所內(nèi)的所有電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，并對(duì)被保護(hù)設(shè)備進(jìn)行故障顯示和記錄，存儲(chǔ)多套定值并能進(jìn)行修改和顯示等。

④控制和操作閉鎖?？赏ㄟ^CRT屏幕對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭和電容器組投切等進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。

變電站中有大量的各種型號(hào)的設(shè)備、各種類型的土建支架、設(shè)備支架、設(shè)備基礎(chǔ)、絕緣子串、道路、圍墻和主控樓等，數(shù)目繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要在設(shè)計(jì)前的幾天建好模型，必須科學(xué)分配時(shí)間，做好模型布置的前期工作。據(jù)了解，在新建變電站中，相同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備和土建支架在選型時(shí)重復(fù)度較高，可以提前做好建庫工作。前期需要設(shè)計(jì)人員配合的工作主要有:所有設(shè)備的外形圖，支架圖、絕緣子串圖，甚至是典設(shè)圖紙，如果各個(gè)變電站的設(shè)備復(fù)用率較高，可以將這些設(shè)備模型歸庫，也可以提前創(chuàng)建典型設(shè)計(jì)庫，布置時(shí)就可以隨取隨用，這樣可以大大提設(shè)計(jì)與施工的效率。

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