110kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及注意問(wèn)題探

何錫澤

【摘 要】文章簡(jiǎn)要地闡述了110kV變電站的發(fā)展方向，從中就110kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行了總結(jié)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)110kV變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)地探討與研究，旨在為同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】110kV；變電站；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；原則；注意問(wèn)題

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)用電的需求量不斷增加，而變電站作為供電的主要場(chǎng)所，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。特別是在變電站的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全使用方面，關(guān)系到人們的日常生活的需要，由此可見(jiàn)，變電站設(shè)計(jì)工作在電力供應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用。因此，做好110kV變電站一次設(shè)計(jì)工作具有重要的重大。本文結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，主要110kV變電站一次設(shè)計(jì)原則及注意問(wèn)題進(jìn)行了論述。

1 110kV變電站的發(fā)展概述

1.1 逐漸向綜合自動(dòng)化轉(zhuǎn)變

一些地區(qū)從建立了第一座110kV綜合自動(dòng)化無(wú)人值班站起，以后新建的110kV變電站都改為了綜合自動(dòng)化無(wú)人值班站模式，同時(shí)陸續(xù)對(duì)以前的舊站進(jìn)行了自動(dòng)化無(wú)人值班的改造，并且變電站的控制模式也由遠(yuǎn)方控制代替了原來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)操作。由于隔離開(kāi)關(guān)并不符合遠(yuǎn)方控制的要求，變電站的電氣主接線型式就要盡量減少改變運(yùn)行方式時(shí)隔離開(kāi)關(guān)的倒閘操作，減少變電站的電壓等級(jí)和簡(jiǎn)化接線。

1.2 變電站數(shù)字化

隨著信息化的普及和深入，越來(lái)越多的目光投向了數(shù)字化變電站和數(shù)字化電網(wǎng)的研究與 開(kāi)發(fā)。數(shù)字化的目標(biāo)是利用電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理、通信和信息綜合利用、分層和分類的數(shù)字化電網(wǎng)調(diào)度體系，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一和規(guī)范化管理以及信息挖掘和信息增值利用，提高決策效率和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平。

1.3 變電站集成化

集成化是指要形成互聯(lián)大電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需綜合利用多角度和尺度、廣域大范圍的電網(wǎng)信息及分離的各系統(tǒng)內(nèi)存在的各種數(shù)據(jù)。調(diào)度數(shù)據(jù)集成化要實(shí)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)的整合，數(shù)據(jù)和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的資源整合和數(shù)據(jù)共享以及電網(wǎng)調(diào)度信息化和管現(xiàn)代化，最終為實(shí)現(xiàn)調(diào)度智能化服務(wù)。

2 110kV變電站設(shè)計(jì)內(nèi)容及原則

110kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下步驟：電氣主接線設(shè)計(jì)、主變壓器容量型號(hào)的選擇、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、無(wú)內(nèi)外配電裝置的選擇和防雷及接地裝置的選擇。在變電站設(shè)計(jì)時(shí)，主要遵從以下原則：①為了滿足供電區(qū)域內(nèi)中長(zhǎng)期規(guī)劃預(yù)測(cè)的負(fù)荷要求，必須有足夠的變電容量；②變電站結(jié)構(gòu)要緊湊，盡量使用體積小的設(shè)備以減少占地面積；③為了保證通信誤碼率低、可靠性高，必須提高自動(dòng)化程度；④主接線方式要做到可靠靈活；⑤主設(shè)備技術(shù)可靠性高、噪音低、檢修頻率低以及性能優(yōu)越。在變電站設(shè)計(jì)中要考慮到雷電對(duì)變電站的危害，在變電站中至少要安裝一臺(tái)避雷器來(lái)保護(hù)變壓器，最佳選擇是在變電站入口處安裝避雷器。此時(shí)，即使在瞬時(shí)有極高電流出現(xiàn)，也能最大限度地保證變壓器上的電壓水平在安全極限內(nèi)。

3 110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意問(wèn)題

3.1 電氣主接線設(shè)計(jì)

目前主接線的設(shè)計(jì)一般比較復(fù)雜，這種復(fù)雜的主接線雖然可以保證供電的可靠性，但是其復(fù)雜的接線方式以及繁瑣的運(yùn)行操作等缺點(diǎn)也比較突出，同時(shí)這種主接線一旦發(fā)生故障將很難檢測(cè)，維護(hù)成為一個(gè)難題，并且其占地面積大、耗資多，所以針對(duì)以上問(wèn)題，我們需要

在保證供電可靠的前提下，盡力簡(jiǎn)化主接線。我們可以根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)、電氣設(shè)備的特點(diǎn)和變壓器負(fù)載率等因素進(jìn)行綜合考慮來(lái)確定變電站的主接線方式。

通常變電站高壓側(cè)多不用或少用斷路器的接線；最簡(jiǎn)單的主接線方式是線路—變壓器組接線，高壓配電裝置只需要設(shè)置2個(gè)設(shè)備單元，具有接線簡(jiǎn)單清晰的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)生一條送電線路發(fā)生故障時(shí)，在低壓側(cè)作轉(zhuǎn)移負(fù)荷操作，仍能保證正常的用電，系統(tǒng)接線清晰，容易檢測(cè)和維修，節(jié)省人力物力和時(shí)間。同時(shí)這種主接線的方式占地面積比較小，從而縮小了變壓站的占地面積，既實(shí)用又經(jīng)濟(jì)。

3.2 主變壓器選擇

在變壓器的選擇上，應(yīng)根據(jù)變電站的情況而定。如果變電站的季節(jié)性負(fù)荷較大，或者有大量的一級(jí)負(fù)荷或者二級(jí)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮安裝兩臺(tái)或以上的變壓器。如變電站可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。在對(duì)變電站中變壓器臺(tái)數(shù)的確定時(shí)，應(yīng)根據(jù)該變電站中的具體指標(biāo)來(lái)進(jìn)行選擇，該指標(biāo)有主變的總?cè)萘俊⒆儔浩髦圃烊萘康南拗?、變電站的占地面積以及對(duì)配電裝置的投資、對(duì)變壓器的投資、短路情況下的電流水平等，根據(jù)這些指標(biāo)可以確定變電所中對(duì)變壓器的數(shù)量選擇。一般情況下，城網(wǎng)110kV變電站的變壓器有兩臺(tái)或多臺(tái)，這樣能夠保證當(dāng)其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該站全部負(fù)荷的 70%，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。

由于系統(tǒng)負(fù)荷不斷變化，各個(gè)變電站節(jié)點(diǎn)的電壓也隨之變化，在系統(tǒng)無(wú)功電力平衡的前提下，可以進(jìn)行電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。電力潮流變化大和電壓偏移大的變電站，如經(jīng)計(jì)算普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求時(shí)，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。

3.3 高壓配電裝置的布置

110kV變電站采取的布置形式主要包括屋外和屋內(nèi)兩種布置。屋外布置分為高型布置、中型布置以及半高型布置，這三者布置形式各有其特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，其中高型布置是主要是對(duì)母線進(jìn)行隔離，上下重疊布置線路的開(kāi)關(guān)，這種形式占地面積較小，但是具體操作比較困難，檢修工作難度系數(shù)大，并且抗震性能也比較薄弱；中型布置的占地面積較大，成本相對(duì)其他比較低，抗震性能好，但是工作人員的維修強(qiáng)度和難度比較小；半高型布置不太適用于回路較少的變電站，但是其可以在一定程度上將配電裝置的距離縮短，使布線的面積增大。

3.4 斷路器的選擇

選擇斷路器要考慮多方面的因素和指標(biāo)，這是l10kV變電站一次設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。選擇斷路器時(shí)最重要的標(biāo)準(zhǔn)是絕緣性能要好，因?yàn)楫?dāng)線路發(fā)生跳閘等突發(fā)狀況時(shí)，斷路器可以保證其絕緣，從而為檢修人員提供足夠的時(shí)間；同時(shí)斷路器還應(yīng)該是良好的導(dǎo)體，以保證電流較大時(shí)不會(huì)發(fā)生線路故障，如果發(fā)生電流短路，要有良好的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，避免發(fā)生火災(zāi)等危險(xiǎn)；斷路器的機(jī)械壽命和電氣壽命應(yīng)該盡量選取較長(zhǎng)者；體積和重量較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的斷路器的安裝方法較為簡(jiǎn)單，并且有利于檢測(cè)和維護(hù)，根據(jù)以上這些因素和變電站的具體要求選擇適合的斷路器。經(jīng)過(guò)我們的實(shí)踐和數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，我們認(rèn)為L(zhǎng)W30—126斷路器能夠很好的滿足這些要求，建議推廣使用。

3.5 其他電氣設(shè)備的選擇

除主變壓器、斷路器之外，還有其他電氣一次設(shè)備有待選擇，如隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電容器、消弧線圈、站用變、熔斷器。以上所述一次設(shè)備均與普通的 110kV變電站選擇相同，這里就不多贅述。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在110kV變電站一次設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)合理選擇電氣主接線、變壓器、裝置布置方式、斷路器以及消弧和過(guò)電保護(hù)裝置，在滿足用戶的用電需求，保證供電的可靠性的前提下，靈活選擇和盡量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方案，認(rèn)真選擇設(shè)計(jì)手段。本文通過(guò)對(duì)110kV變電站設(shè)計(jì)中原則及注意問(wèn)題分析，旨在為了不斷提高變電站設(shè)計(jì)水平，確保變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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