35/10kv總降壓變電站電氣設(shè)計(jì)探索

【摘要】工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民日常生活對(duì)電能的形式有著不同的要求。因此，當(dāng)電能從發(fā)電站輸出后，必須經(jīng)過變電站處理，即升降電壓后，才可以滿足各式各樣的使用要求?？梢钥闯?，變電站在電力系統(tǒng)中具有重要的地位，為保障生活生產(chǎn)用電發(fā)揮著舉足輕重的作用。在變電站的設(shè)計(jì)建設(shè)中，變電站電氣設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到變電站能否正常穩(wěn)定運(yùn)行。本文以35/10kv總降壓變電站為例，研究探索了其電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】35/10kv總降壓變電站；電氣；設(shè)計(jì)

1、35/10kv總降壓變電站電氣一次設(shè)計(jì)

1.1 35/10kv總降壓變電站電氣設(shè)備連接方式

在選擇35/10kv總降壓變電站電氣設(shè)備前，首先要確定其連接方式。因?yàn)椴煌倪B接方式，其工作狀態(tài)也不同，對(duì)相應(yīng)的電氣設(shè)備的規(guī)格要求也不同。同時(shí)，35/10kv總降壓變電站電氣連接方式是有重要意義的，因?yàn)椴缓侠淼倪B接方式可能會(huì)降低變電站的靈活性，還可能增加運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本，甚至?xí)棺冸娬具\(yùn)行的穩(wěn)定性受到影響。

35/10kv總降壓變電站主連接方式主要有單母線連接、單母線分段連接和外橋連接三種連接方式。它們有各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。單母線連接方式成本較低，但是穩(wěn)定性和靈活性較差；單母線分段連接方式靈活性和穩(wěn)定性居中，成本也居中；外橋連接方式靈活性和穩(wěn)定性很好，但是成本最高。因此，35/10kv總降壓變電站連接方式的選擇要考慮具體情況。如果用電客戶對(duì)于變電站的穩(wěn)定性要求很高，發(fā)生斷電事故將遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，則適合選用外橋連接方式；如果用電客戶對(duì)于變電站的各項(xiàng)要求比較均勻，且同時(shí)對(duì)連接方式的成本比較敏感，則適合單母線分段連接方式。

1.2 35/10kv總降壓變電站主要電氣設(shè)備的選擇

35/10kv總降壓變電站中的核心設(shè)備是變壓器，在電氣一次設(shè)計(jì)中的首要任務(wù)就是選擇合適的變壓器。選取變壓器時(shí)要根據(jù)實(shí)際的用電需求考察變壓器功率、相數(shù)、最大負(fù)荷等參數(shù)，在保證各項(xiàng)指標(biāo)可以滿足實(shí)際需要時(shí)，選擇成本最低的變壓器。以滿足一工廠用電需求為例，該工廠的功率因素值為0.6，實(shí)際用電時(shí)是三相電，設(shè)計(jì)每年用電最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4000。為滿足該工廠用電需求，35/10kv總降壓變電站的變壓器應(yīng)該滿足以下條件，功率因素值要高于0.6，取0.8為宜，變電后輸出的形式必須是三相，以匹配工廠用電。該工廠每年最大有功負(fù)荷對(duì)電壓水平要求較高，因此變壓器要具備調(diào)壓功能，以適應(yīng)要求。最復(fù)雜的是對(duì)于變壓器容量的確定，如果容量過大，則會(huì)造成資源的浪費(fèi)和不必要的經(jīng)濟(jì)損失；如果容量過小，則無法滿足工廠的用電需求。因此要根據(jù)工廠具體的情況做出合理的判斷?？紤]工廠規(guī)模每年會(huì)有一定的增加，根據(jù)實(shí)際情況建立工廠的發(fā)展模型，從而計(jì)算出近幾年工廠的最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的變化情況，并從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，選擇能夠滿足工廠用電且成本最低的變壓器方案。比如，某工廠按增長模型計(jì)算出其在近幾年的最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)如表1所示：

表1 工廠用電負(fù)荷隨年份變化的模型預(yù)測(cè)結(jié)果

年數(shù)0246810121416

負(fù)荷648070097581819988689592103751122111670

可以選擇的變壓器容量有10000千伏安，12500千伏安和16000千伏安。可以看出，如果選用10000千伏安容量的變壓器，那么在十年后該變壓器將不能滿足該工廠的用電規(guī)模需求；如果選用16000千伏安容量的變壓器，那么在近二十年的工廠生產(chǎn)中，會(huì)有很大的資源浪費(fèi)會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。所以，對(duì)于該工廠選擇容量為12500千伏安的變壓器是最合適的。

35/10kv總降壓變電站的主要電氣設(shè)備還有電壓互感器和電流互感器。變壓、變流互感器是根據(jù)互感原理達(dá)到改變電壓的目的。相比于變壓器，變壓、變流互感器并不需要承擔(dān)輸送電能的任務(wù)，因此容量都比較小，選擇起來也相對(duì)簡單一些。只需要考慮其相數(shù)、每相的工作電壓電流、輸出容量和準(zhǔn)確等級(jí)等即可，使各項(xiàng)參數(shù)可以和它的用途相匹配。

另外，35/10kv總降壓變電站的主要電氣設(shè)備還有斷路器。斷路器在電氣系統(tǒng)中起到分配電能保護(hù)其它設(shè)備的作用，對(duì)35/10kv總降壓變電站的正常運(yùn)行也發(fā)揮了重要的作用。在選擇斷路器時(shí)，要考慮其工作電流是否符合總線路工作電流，其開斷能力是否能起到保護(hù)線路和設(shè)備的目的，同時(shí)要考慮斷路器的熱穩(wěn)定性。

2、35/10kv總降壓變電站電氣二次設(shè)計(jì)

2.1微機(jī)綜保裝置配置

（1）變壓器保護(hù)裝置和測(cè)控裝置

在35/10kv總降壓變電站的運(yùn)行中，變壓器負(fù)責(zé)電壓的轉(zhuǎn)換和電能的傳輸，工作壓力較大。因此，需要給變壓器配置保護(hù)裝置。其保護(hù)裝置有高后備保護(hù)裝置和低后備保護(hù)裝置，具體的型號(hào)選擇要根據(jù)變壓器的性能和工作環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的選擇。除此之外，還有點(diǎn)量保護(hù)箱，當(dāng)發(fā)生工作狀態(tài)異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)跳閘并發(fā)出警報(bào)。

35/10kv總降壓變電站具有高度的自動(dòng)化和數(shù)字化水平，可以實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)測(cè)和調(diào)整。一個(gè)重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就是監(jiān)控裝置的配置。對(duì)于變壓器和其保護(hù)裝置，要選擇匹配的監(jiān)控裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其工作狀態(tài)的監(jiān)控。

（2）35kV線路保護(hù)裝置和監(jiān)控裝置

35/10kv總降壓變電站中線路保護(hù)裝置包括三段電流保護(hù)裝置，低壓電流保護(hù)裝置和重合閘等，同時(shí)要選擇相應(yīng)的測(cè)控裝置對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

2.2二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的配置

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

35/10kv總降壓變電站的二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中首要問題是確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)層次由主站層、通信層和間隔層構(gòu)成。主站層是變電站的監(jiān)測(cè)控制中心，是人機(jī)交互層，工作人員通過主站層實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站運(yùn)行和管理的控制。在這一層的設(shè)計(jì)中，要根據(jù)實(shí)際需要確定通信協(xié)議，帶寬，傳輸速率等指標(biāo)，這些因素的選擇和確定是保障電氣系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵。間隔層是各個(gè)獨(dú)立監(jiān)控設(shè)備的集合，它們分別承擔(dān)監(jiān)測(cè)控制各級(jí)電氣設(shè)備的任務(wù)，并將數(shù)據(jù)記錄與上傳。這一層的設(shè)計(jì)中，一定要保證設(shè)備之間規(guī)格和性能的匹配，以及相互之間的配合問題。通信層是實(shí)現(xiàn)主站層和間隔層之間數(shù)據(jù)順利傳輸?shù)谋Ｕ?。這一層的設(shè)計(jì)中，不僅要符合主站層通信要求與技術(shù)，還要與間隔層的各個(gè)設(shè)備之間可以無障礙的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，要保證通信網(wǎng)絡(luò)的簡潔和穩(wěn)定，這對(duì)于保證電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行也是有重要意義的。

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

35/10kv總降壓變電站的二次系統(tǒng)中，除了各層之間的聯(lián)系外，主站層各設(shè)備之間和間隔層各設(shè)備之間也要通過以太網(wǎng)建立聯(lián)系，以有利于提高運(yùn)行管理效率，方便快捷的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與處理。對(duì)于該以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)，一般采取的是開放式的分層分布結(jié)構(gòu)，實(shí)踐表明這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更高的效率。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般采用TCP/IP協(xié)議。

3、結(jié)語

本文仔細(xì)研究了35/10kv總降壓變電站的電氣設(shè)計(jì)，分為電氣一次設(shè)計(jì)和電氣二次設(shè)計(jì)兩個(gè)過程。電氣一次設(shè)計(jì)中，主要完成設(shè)備連接方式的確定，主要電氣設(shè)備的確定工作；電氣二次設(shè)計(jì)中，主要完成微機(jī)綜保裝置配置和二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置的確定。通過以上步驟，基本可以為變電站確立完善的電氣系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]包晶晶.（2012）.35/10kV總降壓變電站電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)研究 （Master's thesis，南昌大學(xué)）.