城網(wǎng)綜合自動(dòng)化對(duì)城網(wǎng)110kV變電所設(shè)計(jì)的新要求分析

王德成

【摘 要】本文對(duì)110kV變電所的電源布置位置、主線連接方式、設(shè)備應(yīng)用及變電整體布置等方面進(jìn)行了新思路的研究，對(duì)城網(wǎng)變電所的發(fā)展方向進(jìn)行了探討，簡(jiǎn)述110kV變電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】城網(wǎng)建設(shè)與改造；110kV變電所；自動(dòng)化

最近幾年，我國(guó)大多數(shù)城市的用電量急劇增加，城網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展也逐漸加快。根據(jù)我國(guó)城網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析，很多城市的周邊地區(qū)發(fā)展成為220KV的環(huán)狀電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，110kV線路正向城市中心深入，并開(kāi)始110kV變電所工程的建設(shè)。但是對(duì)于城市來(lái)講，市中心的用地相當(dāng)緊俏，變電所的設(shè)計(jì)就應(yīng)該采取緊密布置，通訊干擾及噪聲問(wèn)題也需要解決。尤其是伴隨著城市電網(wǎng)的自動(dòng)化程度不斷增加，變電所也同步向無(wú)人值班化方向前進(jìn)，這就對(duì)城市電網(wǎng)中變電所的建設(shè)規(guī)劃提出了更高的要求。

在城市電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于變電所自動(dòng)化程度是配電網(wǎng)的主導(dǎo)方向，是用來(lái)調(diào)動(dòng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)及對(duì)象，同時(shí)也是自動(dòng)化信息來(lái)源的主要管理手段，所以，變電所是城市電網(wǎng)綜合自動(dòng)化的重要組成部分。無(wú)人值班變電所因其占地小、投入資金少、建筑工期短、運(yùn)行費(fèi)用低、供電性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各大企業(yè)，并極有可能成為未來(lái)城市電網(wǎng)的發(fā)展方向。下面，就城市綜合自動(dòng)化對(duì)城網(wǎng)110kV變電所的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

一、多電源供電系統(tǒng)

對(duì)于用電量比較大的城市來(lái)說(shuō)，為了保證居民的正常用電，應(yīng)在110kV變電所中設(shè)立兩個(gè)獨(dú)立的電源入線，安裝備用電源的自動(dòng)啟動(dòng)裝置，從而讓兩個(gè)電源互相成為對(duì)方的備用電源。對(duì)一些特別重要的企業(yè)，可以使用第三個(gè)電源，一旦前兩個(gè)電源發(fā)生停電情況，第三個(gè)電源可以自動(dòng)投入使用。

二、改變接線形式

當(dāng)前城市電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向需要城市電網(wǎng)應(yīng)用最簡(jiǎn)單的接線形式。對(duì)傳統(tǒng)的龐雜接線方式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其在一定情況下會(huì)出現(xiàn)高故障、操作復(fù)雜的情況，從而使供電的可靠性能降低。

因?yàn)槌鞘须娋W(wǎng)改造工程的運(yùn)行，當(dāng)前我國(guó)許多城市都建立了110kV電網(wǎng)，保證了城市供電系統(tǒng)的可靠電源進(jìn)行供電。簡(jiǎn)單的接線形式、新型的供電設(shè)備為變電所的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化提供了前提保障。最關(guān)鍵的是，簡(jiǎn)單的接線形式有助于實(shí)施城網(wǎng)的自動(dòng)化及變電所的無(wú)人化。所以，在城網(wǎng)110kV變電所中可以應(yīng)用下面幾種接線形式進(jìn)行供電。

（一）線路變壓器組接線

110kV變電所中的供電線可以應(yīng)用T型接線模式進(jìn)行雙電源的接線，或者在一個(gè)電源上應(yīng)用T型接線模式，另一個(gè)電源同城市電網(wǎng)的變電所相連。變壓器的高壓一側(cè)主線連接方式可以采用線路變壓器組接線的方式，低壓一側(cè)應(yīng)用單母線四分帶動(dòng)旁路母線的方式。這種接線方法連接簡(jiǎn)捷，應(yīng)用的開(kāi)關(guān)很少，占地面積不大，投資成本不高，并且可以實(shí)現(xiàn)變電所的自動(dòng)化及小型化。其缺點(diǎn)在于線路故障檢修時(shí)，變壓器要停止運(yùn)行。在這段期間，就需要短時(shí)間對(duì)高用電設(shè)備進(jìn)行限電供應(yīng)，所以這種接線方式只適用一般的變電所，對(duì)110kV的變電所不能起到很好的應(yīng)用效果。

（二）橋型接線

110kV變電所的橋型接線采用4個(gè)回路3臺(tái)斷路器及6個(gè)隔離開(kāi)關(guān)，是接線中斷路器運(yùn)用數(shù)量較少、投資較低的一種接線方式。根據(jù)橋型斷路器的位置進(jìn)行劃分，可分為內(nèi)橋型接線和外橋型接線兩種接線方式。因?yàn)樽儔浩鞯目煽啃阅苓h(yuǎn)大于線路，因此，在110kV變電所的設(shè)計(jì)中多采用內(nèi)橋型接線方式。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)僅需要斷開(kāi)該回路隔離開(kāi)關(guān)，對(duì)其他回路的運(yùn)行不產(chǎn)生影響。

（三）多角形接線

多角形接線就是把斷路器同隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接，且每一臺(tái)斷路器的兩側(cè)都連有隔離開(kāi)關(guān)，從隔離開(kāi)關(guān)之間進(jìn)行回路運(yùn)轉(zhuǎn)。多角形接線方式多應(yīng)用的接線設(shè)備少、投入資金低，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，可靠性能高。在正常情況下，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行影響較小。其主要缺點(diǎn)在于回路受到限制，當(dāng)環(huán)形回路中有一臺(tái)斷路器進(jìn)行檢修時(shí)，就要進(jìn)行開(kāi)環(huán)運(yùn)行。環(huán)路中斷路器數(shù)量越多，開(kāi)環(huán)檢修的可能性就越大，因此一般采用四角或五角接線形式。

（四）單母線分段接線

110kV變電所的單母線分段接線方式就是將連接電源的母線用斷路器分為兩段，一主一備。在110kV主控母線斷電情況發(fā)生時(shí)，高壓備用母線可以自動(dòng)投入應(yīng)用，恢復(fù)供電。單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)在于其接線簡(jiǎn)潔、投資少，操作方便，但其高壓設(shè)備使用較多，占地面積增大，僅適用于城網(wǎng)變電所中。

三、設(shè)備成套及室內(nèi)多層分布

城市中心的用地緊俏、拆遷難度大、土地價(jià)值高，并且在城市整體規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、消防安全等因素的制約下，依然應(yīng)用傳統(tǒng)城網(wǎng)110kV變電所的設(shè)計(jì)施工工藝，其征地及拆遷的資金投入相當(dāng)高，并與城市整體規(guī)劃也不相符，不利于變電所向小型化及自動(dòng)化進(jìn)行過(guò)度。所以，在城市中心應(yīng)建設(shè)室內(nèi)變電所，或與高樓建筑相結(jié)合，建造地下或樓底變電所。

城網(wǎng)供電可靠性能要求高、出現(xiàn)問(wèn)題影響力廣，這就需要應(yīng)用最新的、質(zhì)量安全的、維修時(shí)間短的配電設(shè)備，從而增強(qiáng)城市電網(wǎng)的安全供電性能及自動(dòng)化水平。伴隨著科技的不斷發(fā)展，新型材料投入使用，城市電網(wǎng)室內(nèi)的開(kāi)關(guān)設(shè)備也向小型化、環(huán)?；?、自動(dòng)化及成套化方向進(jìn)步。空氣開(kāi)關(guān)的設(shè)備沒(méi)有污染、對(duì)人身體及自然環(huán)境沒(méi)有危害，且其開(kāi)斷迅速、體積小巧，所以在城市電網(wǎng)變電所的配電柜等設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。GIS斷路器因其占地面積小、運(yùn)行性能安全、使用時(shí)間長(zhǎng)、火災(zāi)危險(xiǎn)小等特點(diǎn)適用于110kV變電所中。

四、城網(wǎng)110kV變電所綜合自動(dòng)化

最近幾年，伴隨著城市電網(wǎng)等級(jí)及復(fù)雜程度的不斷提升，常規(guī)變電所已經(jīng)不再適合現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展需求。電腦、電子通訊技術(shù)被廣泛應(yīng)用到變電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，成為變電所不可缺少的重要組成。變電所自動(dòng)化系統(tǒng)從測(cè)控部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，主要分為以下兩種。

（一）增強(qiáng)型遠(yuǎn)程測(cè)控終端系統(tǒng)

遠(yuǎn)程測(cè)控終端系統(tǒng)是構(gòu)成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的核心裝置。通常由指令操控器和數(shù)據(jù)輸入模塊組成，摒棄了傳統(tǒng)的中央處理器結(jié)構(gòu)，向分散結(jié)構(gòu)邁進(jìn)。各功能單元利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，雖然起到了一定程度的功能分散作用，但并沒(méi)有從整體實(shí)現(xiàn)變電站的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（二）分布式自動(dòng)化系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用分布式結(jié)構(gòu)，分為變電所層及間隙層。間隙層的設(shè)備根據(jù)一次設(shè)備進(jìn)行配置，從而實(shí)行保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)控、通訊等多功能的統(tǒng)一。變電所層結(jié)構(gòu)是利用間隙層設(shè)備控制變電所的運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行站內(nèi)信息的收集、整理、存儲(chǔ)功能。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)有多家廠商推出該系統(tǒng)并得到成功運(yùn)行。在建設(shè)城網(wǎng)110kV變電所時(shí)應(yīng)按照分布式自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，一步到位，杜絕二次建設(shè)情況。

城市電網(wǎng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展為變電所自動(dòng)化系統(tǒng)提出新的要求。應(yīng)用光纖作為傳輸媒介，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制系統(tǒng)，將控制中心同媒體相連接，實(shí)現(xiàn)多媒體監(jiān)控等遙式任務(wù)，成立新一代變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值班的模式。

五、總結(jié)

110kV主網(wǎng)結(jié)構(gòu)在城市電網(wǎng)建設(shè)及改造中被逐漸架設(shè)，城網(wǎng)110kV變電所的設(shè)計(jì)與建筑水平也飛速發(fā)展。利用計(jì)算機(jī)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)不斷前進(jìn)，同時(shí)為變電所的設(shè)計(jì)與建設(shè)提出了新的標(biāo)準(zhǔn)。在保證供電性能的前提下簡(jiǎn)化連接線路，在室內(nèi)多層布置設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人值班模式，這無(wú)疑是城網(wǎng)110kV變電所未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。因此，城網(wǎng)綜合自動(dòng)化對(duì)城網(wǎng)110kV變電所設(shè)計(jì)的新要求進(jìn)行分析就值得相關(guān)人士深入探討。

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