簡論110kV變電站電氣設(shè)計

李朝霞

【摘 要】本人結(jié)合工作實踐，就110kV變電站的電氣設(shè)計進(jìn)行了分析，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】110kV變電站；電氣設(shè)計

1.選擇電氣主結(jié)線方式

變電站電氣主接線 是變電站電氣設(shè)計過程的首要部分，同時也是電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一。變電站電氣主接線連接著各種高壓電器，負(fù)責(zé)接受和分配高壓設(shè)備的電能，反映各種設(shè)備的相互作用、連接方式和各回路間的相互關(guān)系，是變電站電氣部分重要組成。變電站電氣主接線的性能直接影響著變電站的運行過程的可靠性、靈活性，并對電力輸變過程的配電裝置的布置、繼電保護(hù)的配置、自動裝置和控制方式的選擇等方面的作用有決定性的影響。

為了保證變電站供電的可靠性和靈活性，在變電站設(shè)計中，往往采用較復(fù)雜的主接線。主接線的完善運用雖然保證了供電可靠性，但存在接線方式復(fù)雜、運行操作煩瑣、檢修維護(hù)量大、投資大、占地面積多的缺點。因此，在變電站電氣設(shè)計中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)、變壓器負(fù)載率、電氣設(shè)備特點及上級電網(wǎng)強(qiáng)弱等因素來確定變電所主接線方式。一般終端變電所高壓側(cè)主接線形式選用線路一變壓器組接線和內(nèi)橋接線。

線路—變壓器組接線是最簡單主接線方式。高壓配電裝置只配置2個設(shè)備單元，接線簡單清晰，占地面積小，送電線路故障時南送電端變電所出線斷路器跳閘。當(dāng)1臺主變或一條線路故障退出運行，只需在變電所低壓側(cè)作轉(zhuǎn)移負(fù)荷操作，就能確保100%負(fù)荷正常用電，且不影響相鄰變電所的運行。內(nèi)橋接線是終端變電所最常用的主接線方式。其高壓側(cè)斷路器數(shù)量較少，線路故障操作簡單、方便，系統(tǒng)接線清晰，保護(hù)配置整定簡單。當(dāng)送電線路發(fā)生故障時，只需斷開故障線路的斷路器，對其它回路的正常運行不造成影響。因此，對于地方電網(wǎng)中110kV終端變電所，如主變?nèi)萘坎荒軡M足N-l要求，采用內(nèi)橋主接線方式有利于提高系統(tǒng)供電可靠性。

2.電流系統(tǒng)設(shè)計

2.1短電電流計算

短路就是指截流體相與相之間發(fā)生非正常接通的情況。短路時電力系統(tǒng)中最經(jīng)常發(fā)生的故障，危害極大。因此，考慮限制Id值是主接線設(shè)計中應(yīng)重點考慮的問題。對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)而言，一般采用運算曲線來計算任意時刻的短路電流。所謂運算曲線，是按我國電力系統(tǒng)的統(tǒng)計得到汽輪發(fā)電機(jī)的參數(shù)，逐個計算在不同阻抗條件下，某時刻的短路電流，然后取所有短路電流的平均值，作為運行曲線在某時刻和計算電抗情況下的短路電流值。

2.2設(shè)計直流系統(tǒng)

全站設(shè)一套直流系統(tǒng)，按雙充雙饋配置，用于站內(nèi)一、二次設(shè)備、通信及自動化系統(tǒng)的供電。直流系統(tǒng)電壓采用220V，選用200Ah蓄電池組，108只，分兩組，全所事故停電按2小時考慮。直流系統(tǒng)采用單母線分段接線，設(shè)分段開關(guān)，每段母線各帶一套充電裝置和一組蓄電池組，充電裝置采用高頻開關(guān)電源，模塊按N+1原則配置，每組充電機(jī)選用4塊20A模塊。蓄電池采用閥控式密封鉛酸電池，放置方式采用專用蓄電池室。每套系統(tǒng)設(shè)計一套微機(jī)型絕緣監(jiān)測裝置和蓄電池容量檢測儀，采用混合型供電方式。ll0kV部分采用放射型供電，每一間隔按雙回路方式直接從直流饋線屏獲取電源。10kV部分則按10kV母線分段情況設(shè)置。每一段母線均按雙回路配置。

3.配置主要設(shè)備

3.1主變壓器

從型式上看，變電站主變壓器的選擇一方面為了盡量減小對周邊的噪聲污染，偏重于選擇噪聲水平低的自冷式變壓器；另一方面為了節(jié)約投資盡量選擇以風(fēng)冷式為主的變電器。主變的調(diào)壓開關(guān)近年來全部國產(chǎn)化，主變儲油柜采用金屬波紋式儲油柜，主變高壓側(cè)采用110kV±8 X1.25%調(diào)壓方式。對于主變35kV側(cè)電壓基準(zhǔn)值為多少以及是否調(diào)壓、10kV側(cè)電壓基準(zhǔn)值為多少存在較大分歧 結(jié)合全國各地區(qū)的實際情況，筆者認(rèn)為，中、低壓側(cè)采用38.5kV±2×2.5%/10.5kV比較符合現(xiàn)場運行需求，尤其是對于增容改造變電站更為實用。在一臺時價300多萬元左右的三卷變壓器而言，中壓側(cè)的均設(shè)調(diào)壓開關(guān)，有利于電壓質(zhì)量的提高和滿足運行調(diào)度的靈活性要求。

3.2斷路器

其實一般斷路器選用原則：①空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓；②空開額定電流大于等于線路負(fù)載電流；③空開電磁脫扣器整定電流大于等于負(fù)載最大峰值電流（負(fù)載短路時電流值達(dá)到脫扣器整定值時，空開瞬時跳閘。一般D型代號的空開出廠時，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的8-12倍；④也就是說短路跳閘而電機(jī)啟動電流是可以避開的。

3.3配電裝置

變電站工程中一般由于站址場地狹窄，加之110kV出線規(guī)模較大，故110kV配電裝置采用三相共箱式結(jié)構(gòu)的全封閉六氟化硫絕緣的組合電器，采用戶外中型支持管型母線雙列式布置。一組母線配垂直斷口單柱隔離開關(guān)，另一組母線配雙柱水平單斷口旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)。此種布置的特點是主變進(jìn)線、母聯(lián)、分段及母設(shè)間隔與出線間隔以母線對稱布置，不單獨占用間隔，有效壓縮了配電裝置的縱向尺寸。GIS的結(jié)構(gòu)為緊湊型三相共箱式，三相導(dǎo)體共面布置，所有開關(guān)設(shè)備均采用了彈簧/電動操動機(jī)構(gòu)，由1臺機(jī)構(gòu)操作，三相聯(lián)動。由于無需壓縮空氣供給系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了無油化、無氣化。

4.設(shè)計消弧及過電壓保護(hù)裝置

該裝置是能迅速消除中性點非直接接地系統(tǒng)弧光接地給電氣設(shè)備帶來危害的新技術(shù)產(chǎn)品，是確保10kV、35kV系統(tǒng)弧光接地過電壓和諧振過電壓不致造成危害的有效措施。中性點不接地系統(tǒng)加裝本裝置后，一旦系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地，裝置可在30ms之內(nèi)動作，不僅使故障點的電弧立即熄滅，同時也有效地限制了弧光接地過電壓；裝置運作后，允許200A的電容電流連續(xù)通過2h以上，以便用戶可以在完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線路：本裝置可將發(fā)生在相與相之間的各種過電限制在3.5倍以下。裝置為金屬鎧裝封閉開關(guān)柜，具有弧光接地過電壓保護(hù)功能、諧振過電壓保護(hù)功能、故障信息上傳功能和裝置本體故障保護(hù)等功能。

5.結(jié)論

電網(wǎng)中小型110kV變電站的電氣設(shè)計應(yīng)本著具體問題具體分析的原則，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)、設(shè)備特點、周圍環(huán)境及變電站規(guī)劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠性、功能性、具有一定靈活性的前提下盡量優(yōu)化設(shè)計方案，精選設(shè)計手段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱虹森.小議變電站主接線的設(shè)計[J].項目管理，2007，（20）：392.