110 kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究

吳曉鳴

摘 要：變電站作為電力輸配中輸電與配電的集結(jié)點(diǎn)，在實(shí)際供電操作中發(fā)揮著重要的作用。為保證供電的穩(wěn)定性及可靠性，需要通過負(fù)荷分析，選擇一些可靠性較高的設(shè)備，并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。文章主要對(duì)110 kV變電站電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析，以期促進(jìn)電力企業(yè)變電站設(shè)備經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，易于操作。

關(guān)鍵詞：110 kV變電站；一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)；主接線；設(shè)備；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）20-0112-02

變電站是改變電壓的場(chǎng)所，其主要設(shè)備是開關(guān)和變壓器，按照不同的規(guī)模被稱為變電所或是配電室等。它設(shè)立的主要的原因是為了把電廠發(fā)出來的電輸送到更遠(yuǎn)的地方，將電壓升高，變成高壓，到用戶附近時(shí)再按需要把電壓降低，以滿足用戶的需求。文章以某個(gè)變電站為例，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)研究，以提高供電的能力。

1 某變電站的具體情況

該變電站為110 kV的區(qū)域性變電站，其建成之后，主要是針對(duì)本地區(qū)的用戶尤其是較大的用電客戶使用。主要有兩回電源，一回是由220 kV的變電站引取，一回是由110 kV的變電站轉(zhuǎn)接。在其初步設(shè)計(jì)中，確定了三臺(tái)主變壓器，110 kV配電裝置采用的是室外鋁母線半高布置，35 kV的則采用室內(nèi)成套配電裝置。110 kV和35 kV兩個(gè)電壓等級(jí)均設(shè)計(jì)的是雙母線接線。

2 主接線的設(shè)計(jì)

一般在進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)的時(shí)候我們考慮到以下幾點(diǎn)：第一，變電站在供電系統(tǒng)中的地位和作用如何；第二，充分的考慮到近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展計(jì)劃以及發(fā)展規(guī)模；第三，負(fù)荷的重要性分級(jí)以及出現(xiàn)回?cái)?shù)的多少對(duì)于主接線的影響如何；第四，要考慮到主變壓器的臺(tái)數(shù)對(duì)于主接線的影響；第五，考慮備用容量對(duì)于主接線的影響。

在該變壓器設(shè)計(jì)中，110 kV和35 kV的主接線均是雙母線。在對(duì)110 kV設(shè)計(jì)中，主要考慮到其變壓器的臺(tái)數(shù)為三臺(tái)，但是對(duì)該區(qū)近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃不了解等這些不確定的因素，因此考慮采用雙母線進(jìn)行，有利于日后進(jìn)行擴(kuò)建。對(duì)于35 kV的主接線采用雙母線則是由于向同一地點(diǎn)的出現(xiàn)均是雙回路，而且出線回路比較多。

3 設(shè)備選擇

3.1 設(shè)備選擇的原則

進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇一定要建立在系統(tǒng)的主接線、負(fù)荷計(jì)算以及短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)于設(shè)備的選擇要盡量的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理及技術(shù)先進(jìn)，要能夠滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求。對(duì)于設(shè)備的選擇，我們可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行。一是按照正常的工作條件進(jìn)行選擇。電氣設(shè)備的額定電壓要符合電網(wǎng)的電壓，而且不能低于該回路的電壓運(yùn)行的最高值。其額定電流不能低于回路在各種運(yùn)行方式下可持續(xù)工作的電流。對(duì)于所選的電器端子的允許負(fù)荷，要大于引下線正常運(yùn)行的時(shí)候包括短路的時(shí)候的最大的作用力。二是根據(jù)短路條件對(duì)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。電氣設(shè)備允許通過的極限電流不應(yīng)該小于短路時(shí)的沖擊電流；其在某一時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生的熱量也不應(yīng)該小于短路電流在這一時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

3.2 該設(shè)計(jì)中設(shè)備的選擇

在該設(shè)計(jì)中，主變壓器主要選擇的是SF11型雙繞組電力變壓器。為保持與供電系統(tǒng)中35 kV系統(tǒng)的相序一致性，因此在實(shí)施變壓器繞組接線時(shí)采用的是YN/yn0/d11接線。當(dāng)110 kV中性點(diǎn)不接地的術(shù)后，變壓器中鐵芯磁化曲線的非線性對(duì)于這種變壓器會(huì)造成外殼、空氣與鐵芯之間構(gòu)成通路，增加了油箱等部位的損耗，降低變壓器的效率從而造成了局部發(fā)熱。因此，在此裝置中，安裝了一個(gè)△接線的附加繞組。35 kV配電裝置設(shè)備中，采用的是雙母線鎧裝固定式高壓成套配電裝置。由于許多廠家沒有正式的產(chǎn)品，因此，由各廠家在單母線的基礎(chǔ)上改造而成。

3.3 隔離開關(guān)的選擇

在該設(shè)計(jì)中，110 kV的隔離開關(guān)采用的是GW5型的，這種隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)為V形，兩個(gè)棒式的支柱絕緣子子分別固定在一個(gè)底座上，其交角是50？觷。由于變電站110 kV選用的是半高型布置方式，因此這種隔離開關(guān)相對(duì)來說比較理想。出于統(tǒng)一考慮的結(jié)果，所有的隔離開關(guān)均選用的是GW5型。高位隔離開關(guān)的主刀及其手動(dòng)操作之間的連桿用Φ40鍍鋅鋼管，其好處是操作的時(shí)候方便、靈活，有利于上下旋轉(zhuǎn)，且穩(wěn)定性比較好，不會(huì)產(chǎn)生上下晃動(dòng)等不良情況。

3.4 斷路器的選擇

①選擇斷路器的原則。斷路器一般分為真空斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、多油斷路器和少油斷路器。在進(jìn)行選擇的時(shí)候要注意在滿足各個(gè)方面的條件，如技術(shù)條件、環(huán)境條件等，除此之外還要考慮經(jīng)濟(jì)方面、施工調(diào)試方面以及運(yùn)行維護(hù)方面等因素。一般情況下，110 kV側(cè)選用的是145 kV/3 150 A-40 kA型斷路器，35 kV側(cè)選擇的是ZN12-35型真空斷路器。

②該設(shè)計(jì)中斷路器的選擇。在該設(shè)計(jì)中，110 kV的高壓斷路器選擇的是六氟化硫斷路器。這種斷路器與一般的少油斷路器而言，容量相對(duì)比較大，維護(hù)工作量小，全分?jǐn)嗟臅r(shí)間較短等特點(diǎn)。其全斷開的時(shí)間≤60 ms，且連續(xù)開端電流的次數(shù)可以高達(dá)20次，累計(jì)開端的電流量達(dá)到4 200 kA。由于隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，在對(duì)六氟化硫斷路器進(jìn)行改進(jìn)與生產(chǎn)方面的技術(shù)水平也有所提高。特別是近年來研制出的自動(dòng)式110 kV六氟化硫斷路器，采用的是自能式滅弧原理。在進(jìn)行開斷電路的時(shí)候所需的能量來源于電弧，且實(shí)際需要的能量?jī)H為原先壓氣式斷路器的25%左右。且徹底的解決了因漏氣、漏油而造成安全隱患的問題。在開關(guān)柜內(nèi)的高壓斷路器，則采用的是ZN28-4015型高壓真空斷路器。

3.5 避雷器和互感器的選擇

在35 kV系統(tǒng)中，有電壓互感器兩臺(tái)。為了滿足在停電進(jìn)行檢修的時(shí)候，不同的回路帶電導(dǎo)體之間的距離不得小于2 400 mm的要求，因此在設(shè)計(jì)中將避雷器與電壓互感器進(jìn)行分柜設(shè)計(jì)。其中避雷器的選擇要符合被保護(hù)電器的絕緣水平和使用特點(diǎn)。

4 變壓器配電裝置布置

①110 kV配電裝置布置。110 kV室外配電裝置采用的是管形鋁母線半高型布置方式。其主要架構(gòu)主要是混凝土建筑。共有7個(gè)寬為8 m的間隔。七個(gè)間隔中，變壓器的間隔有三個(gè)，進(jìn)線的間隔有兩個(gè)，母聯(lián)間隔是一個(gè)，避雷器及電壓互感器兩組但共用一個(gè)間隔。間隔的兩側(cè)有Π形的梁，其共基是9 m，高度是11 m。相鄰之間的Π形梁用橫梁進(jìn)行連接，其高度是11 m，高位隔離開關(guān)安裝在此處。戶外場(chǎng)地除道路和戶外設(shè)備基礎(chǔ)外，敷設(shè)透水磚，其中巡視小道透水磚顏色有所區(qū)分，此方案雖前期投資較大于采用場(chǎng)地綠化方案，但在變電站全壽命周期內(nèi)，有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

②35 kV高壓配電室布置。對(duì)35 kV高壓配電室設(shè)計(jì)的一字性布置。配電室的端頭的墻上出兩回35 kV出線，作為與熱電車間之間的聯(lián)絡(luò)線，此處的兩只開關(guān)柜作為其出線的間隔。為了保證兩回出線的相序保持一致，在對(duì)其中一只開關(guān)柜進(jìn)行制造的時(shí)候，要與其他的開關(guān)柜出線的相序正好相反。進(jìn)出線在室內(nèi)的那一部分，進(jìn)行統(tǒng)一制造，統(tǒng)一采用封閉母線，包括其外形和色彩也要一致。35 kV高壓開關(guān)柜其余出線采用架空+電纜出站方式相結(jié)合，室內(nèi)不設(shè)置一次電纜溝，二次電纜通道由廠家在開關(guān)柜頂設(shè)置控?cái)垬?。備用位置的開關(guān)柜要盡量的采用架空出線，以滿足在不同的時(shí)段，停電檢修的距離。

③控制室和輔助室的布置?？刂剖遗c輔助室的設(shè)置要與35 kV高壓配電室的布置連接布置，同樣呈一字形，結(jié)構(gòu)為一或二層，根據(jù)變電站實(shí)際要求。主要作為功能性用房，設(shè)置控制室、或是員工休息室、輿洗室、廚房等，控制室地板采用防玻化磚面靜電地板。在進(jìn)行布置的時(shí)候，要充分的考慮到房間的設(shè)計(jì)比例以及樓道的陡度等，努力使得空間的布置最優(yōu)。

5 結(jié) 語

從對(duì)該110 kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，我們可以清楚的知道這個(gè)系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也有存在不足的地方。我們可以在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)實(shí)際情況，充分的進(jìn)行設(shè)計(jì)，努力的使設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)化，以保證電力運(yùn)行過程中的安全與穩(wěn)定。

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