35kV變電站設(shè)計(jì)研究

摘要：近年來，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)不斷增強(qiáng)，電力體制改革力度也隨之越來越大。變電站的設(shè)計(jì)在一定程度上決定著電力系統(tǒng)的工作質(zhì)量與進(jìn)度。文章結(jié)合作者多年的變電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探討了35kV變電站設(shè)計(jì)，從電氣主接線設(shè)計(jì)、設(shè)備平面布置、變電站綜合自動(dòng)化等方面展開論述和探討，并提出建議。

關(guān)鍵詞：變電站；主接線；設(shè)備平面布置；綜合自動(dòng)化；電氣主接線

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）29-0100-02

為了提高地區(qū)的供電質(zhì)量，我國(guó)如火如荼地進(jìn)行著電網(wǎng)改造工程，35kV變電站建設(shè)工程也有大力發(fā)展。工程人員在各種不同項(xiàng)目中不斷探索各種新技術(shù)、新方法，力求達(dá)到縮短工期、降低造價(jià)、提高質(zhì)量的要求。

1 主接線和主設(shè)備的選擇

1.1 主接線選擇

某地區(qū)農(nóng)業(yè)負(fù)荷相對(duì)于工業(yè)用電比例更大，全年中二、三季度用電負(fù)荷相對(duì)較大，對(duì)負(fù)荷平臺(tái)水平有一定的要求。電氣主接線設(shè)計(jì)分兩期進(jìn)行，終期按照兩臺(tái)主變進(jìn)行考慮。

對(duì)于首期工程。35kV變電站若采用一條35kV進(jìn)線和一臺(tái)主變，單元接線為變壓器-線路。設(shè)計(jì)時(shí)還注意給二期工程做預(yù)留，若斷路器、隔離開關(guān)等于首期不上，利用瓷柱過渡跳線。35kV電壓母線變壓器的安裝需要結(jié)合計(jì)量管理及電網(wǎng)位置狀況決定；可在35kV進(jìn)線側(cè)接35kV站變。對(duì)于二期工程。主接線采用兩回進(jìn)線，兩臺(tái)主變壓器。35kV側(cè)可采用橋形接線分內(nèi)橋接線和外橋接線，前者適合于操作簡(jiǎn)單，主變壓器運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定的變電站，后者更適合于操作較為復(fù)雜的變電站。與單母線接線相比，橋形接線少斷路器一臺(tái)卻增加了操作難度，而我國(guó)當(dāng)前35kV斷路器已國(guó)產(chǎn)化，沒有太大的經(jīng)濟(jì)壓力。所以，35kV側(cè)兩進(jìn)線兩主變壓器的變電站，宜采用單母線接線。為滿足未來城鄉(xiāng)用電標(biāo)準(zhǔn)一體化需求，雙回進(jìn)（出）線將成為變電站的發(fā)展趨勢(shì)，但其造價(jià)也大幅度上漲。對(duì)此，35kV變電站采取一主一備（即能手拉手）形式，檢修時(shí)啟動(dòng)備用線路。主備電源設(shè)有自動(dòng)投入裝置（BZT）。若主接線超過3回，可采用單母線分段接線，每段宜2～3回，電源進(jìn)線母線各段宜1回，分段斷路器由BZT控制，若地形條件滿足，35kV配電裝置可進(jìn)行雙列布置，否則只能單列布置。10kV側(cè)主接線，一般采用一期為單母線，終期為單母線分段。

上述接線方式清晰有序、運(yùn)行方便、經(jīng)濟(jì)可靠且運(yùn)行及檢修方式靈活。

1.2 主設(shè)備選擇

采用低損耗、油浸、自冷、有載調(diào)壓變壓器，容量為2～10MVA。主變?nèi)魹?臺(tái)，容量比宜為1∶2；若負(fù)荷高峰（≥5MVA）持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，容量比宜為1∶1。全密封變壓器在條件允許時(shí)優(yōu)先選擇。高壓斷路器優(yōu)先選擇SF6國(guó)產(chǎn)斷路器。10kV等級(jí)戶外布置斷路器優(yōu)先采用柱上真空斷路器；解決漏氣問題后也可選擇10kVSF6斷路器。對(duì)于10kV等級(jí)戶內(nèi)布置斷路器采用機(jī)構(gòu)本體一體化的真空斷路器較合適。高壓隔離開關(guān)要求材質(zhì)好、耐腐蝕的防污型產(chǎn)品；無人值守變電站優(yōu)先選用GW4型帶電動(dòng)機(jī)構(gòu)的隔離開關(guān)。高壓熔斷器盡量選擇質(zhì)量較好的?；ジ衅骱捅芾灼鳎簽榉乐硅F磁出現(xiàn)諧振，優(yōu)先選擇干式電壓互感器，過勵(lì)磁時(shí)呈容性。若選擇電容器式電壓互感器，可省去高壓側(cè)熔斷器。選擇帶0.2級(jí)副線圈專用電流互感器。保護(hù)用電流互感器選擇獨(dú)立式的，但斷路器附帶的套管式電流互感器也可在電氣伏安特性滿足二次要求的情況下采用。避雷器選金屬氧化物材料，戶外選瓷絕緣避雷器，戶內(nèi)選合成絕緣避雷器。電力電容器：優(yōu)先選用全膜電容器；若電容器組超過2組，要配置6%的空心或干式電抗器。針對(duì)季節(jié)負(fù)荷較大變電站，為提高功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，宜選可無載投切分組的集合式電容器組。直流電源：優(yōu)先選擇帶微機(jī)檢測(cè)和遠(yuǎn)傳接口的高頻開關(guān)電源的成套直流電源裝置，采用5～10A2塊模塊。蓄電池可選閥控全密封鉛酸蓄電池，容量40～80Ah。二次設(shè)備：優(yōu)先選用具有與變電站綜合自動(dòng)化或RTU靈活接口的微機(jī)型繼電保護(hù)設(shè)備，分散布置10kV保護(hù)；35kV保護(hù)備用電源發(fā)揮聯(lián)絡(luò)線功能時(shí)需配備線路保護(hù)，集中組屏布置饋線保護(hù)；根據(jù)實(shí)際情況考慮配置主變縱差動(dòng)保護(hù)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)：設(shè)備選型要求滿足無人值守需要。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備微機(jī)“五防”閉鎖及接入火警信號(hào)等功能。通信采用數(shù)字式載波通信，條件允許可選擴(kuò)頻、光纖等方式。

2 設(shè)備平面布置

合理的35kV布置需考慮到各個(gè)方面，主要包括五種：第一，35kV采用屋外中型配電裝置，10kV采用屋外半高型配電裝置，屋外設(shè)主變，采用集中式控制保護(hù)，設(shè)2層建筑物，控制室設(shè)于2層。第二，35kV同上，10kV采用屋外中型配電裝置，雙列布置，設(shè)集中式控制保護(hù)，控制室設(shè)于單層建筑物。于10kV和35kV配電裝置間且偏向10kV的地面上設(shè)主變壓器。設(shè)一帶環(huán)形巡回通道的主干馬路于35kV配電裝置和主變之間。此種布置雖清晰明了、維護(hù)方便、易擴(kuò)建，但高壓電器暴露于室外，設(shè)備運(yùn)行條件相對(duì)惡劣。第三，35kV、10kV配電裝置同上，戶外就地設(shè)10kV控制保護(hù)，35kV設(shè)集中式控制保護(hù)?？刂剖以O(shè)于單層建筑內(nèi)。此種布置比較節(jié)約土地，但比較緊湊導(dǎo)致維護(hù)不便，不利于擴(kuò)建。同第二點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行條件較差，對(duì)絕緣工作要求較高。第四，35kV采用屋外中型配電裝置，10kV采用箱式配電裝置。于10kV和35kV配電裝置間且偏向35kV的地面上設(shè)主變壓器。設(shè)一帶環(huán)形巡回通道的主干馬路于10kV配電裝置和主變之間。箱體內(nèi)置10kV配電裝置和全站控制保護(hù)，控制室不需另外設(shè)置。此種布置節(jié)約土地、安裝簡(jiǎn)便、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境好、檢修方便且有利于搬遷擴(kuò)建。第五，35kV采用屋外中型配電裝置，10kV采用屋內(nèi)成套配電裝置。于10kV和35kV配電裝置間且偏向35kV的地面上設(shè)主變壓器。設(shè)一帶環(huán)形巡回通道的主干馬路于10kV配電裝置和主變之間?？刂剖覂?nèi)集中設(shè)置全站控制保護(hù)。此種布置節(jié)約土地，檢修維護(hù)方便，但房屋建設(shè)開支大。

針對(duì)不同的情況，相對(duì)而言，我們推薦第二、第四及第五種模式。

3 變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)思想和安裝物理位置的區(qū)別可以將系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)形式分為許多類別，如分布式、集中式、分散分布式等。

分布式為35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一種典型的結(jié)構(gòu)形式。裝置劃分為管理層、變電站層以及間隔層，傳送信息采用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行，獨(dú)立設(shè)計(jì)保護(hù)系統(tǒng)，間隔層信息采集系統(tǒng)供遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)共同使用，滿足分布式RTU技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。依照一次設(shè)備來組織間隔層，其組成成分為許多不同獨(dú)立的單元裝置，這些單元由擔(dān)負(fù)這集中處理和管理數(shù)據(jù)，上傳下達(dá)信息任務(wù)的站控層通過現(xiàn)場(chǎng)總線控制。通常根據(jù)斷路器間隔進(jìn)行結(jié)構(gòu)布設(shè)，分為測(cè)量部分、控制部分以及斷電保護(hù)部分。管理層的主要構(gòu)成就是計(jì)算機(jī)，通常為數(shù)臺(tái)微機(jī)，要求界面清晰、操作簡(jiǎn)便。值班人員通常必備的基本技能包括：簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理分析、顯示畫面、打印等。

集中組屏的分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一般比較適用于改造35kV變電站的工程中。綜合自動(dòng)化改造時(shí)，為縮短工期，工程人員還可對(duì)現(xiàn)有的二次電纜進(jìn)行充分利用。分散分布式與集中組屏相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)比較適用于新建35kV變電站的工程中。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是面向電氣一次回路或電氣間隔的，是一種“面向?qū)ο蟆钡脑O(shè)計(jì)理念。在間隔層中集中設(shè)計(jì)各種數(shù)據(jù)采集單元監(jiān)控單元及保護(hù)單元，并于開關(guān)柜上或者別的一次設(shè)備旁進(jìn)行就地分散安裝。如此，每個(gè)間隔單元的二次設(shè)備便獨(dú)立起來，管信交換和息理由站控機(jī)通過光纖或電纜線路實(shí)現(xiàn)，從而將二次設(shè)備及電纜的材料降低到最低限度，節(jié)約了開支并簡(jiǎn)化了二次回路調(diào)試工作。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)35kV變電站建設(shè)和改造工程十分緊迫，也極具挑戰(zhàn)性。在設(shè)計(jì)階段，必須結(jié)合變電站實(shí)際情況，進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，減少甚至徹底消除變電站的缺陷，最大限度地保證人身、電網(wǎng)及設(shè)備安全。

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作者簡(jiǎn)介：賈立榮（1973—），女，河北東光人，河北省東光縣供電有限責(zé)任公司工程師，研究方向：輸配變電設(shè)備、電網(wǎng)設(shè)計(jì)。