變電站一次設(shè)備的選擇方法探討

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變電站一次設(shè)備的選擇方法探討

劉樂安1周 珺2/1.國(guó)網(wǎng)青海省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 2.國(guó)網(wǎng)青海省電力公司檢修公司

變電站一次設(shè)備主要主變壓器及其附屬設(shè)備、GIS設(shè)備、開關(guān)柜設(shè)備、變壓器、接地隔離開關(guān)等，它們是直接用于生產(chǎn)和輸配電能的設(shè)備，是變電站運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，因而變電站的建設(shè)首先要做的就是一次設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)。本文對(duì)變電站部分一次設(shè)備的選擇進(jìn)行了介紹。

一次設(shè)備；主接線；變壓器

一、變電站電氣主接線選擇

電氣主接線是指變電站或者發(fā)電廠中一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求連接起來用來生產(chǎn)、分配和匯集電能的電路，也叫主電路。采用哪一種主接線形式與發(fā)電廠、電力系統(tǒng)原始資料，變電站本身運(yùn)行的靈活性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且它對(duì)配電裝置布置、電氣設(shè)備選擇、控制方式和繼電保護(hù)擬定都有很大的影響。在設(shè)計(jì)主接線的時(shí)候，主要的矛盾通常發(fā)生在經(jīng)濟(jì)性與可靠性之間。想要使主接線靈活、可靠，必須要選擇現(xiàn)代化的自動(dòng)裝置和高質(zhì)量的設(shè)備，從而導(dǎo)致了投資費(fèi)用的提高。所以，主接線設(shè)計(jì)應(yīng)該在滿足靈活性和可靠性的前提下做到經(jīng)濟(jì)的合理性。變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電站設(shè)備特點(diǎn)、出線回路數(shù)、所在電網(wǎng)中的地位及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)該滿足供電運(yùn)行靈活、可靠，投資節(jié)約、操作檢修方便和便于擴(kuò)建等要求。具體來說，變電站的主接線應(yīng)必須滿足以下基本要求：（1）應(yīng)盡減少投資費(fèi)用；（2）根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的作用、地位和用戶性質(zhì)，保證必要的電能質(zhì)量，并滿足供電可靠性的要求；（3）應(yīng)該盡量接線簡(jiǎn)單、操作方便和運(yùn)行靈活，以便檢修和維護(hù)，并保證運(yùn)行安全。

電氣主接線選擇標(biāo)準(zhǔn)：（1）所址條件；（2）接入系統(tǒng)的方式；（3）變電站在系統(tǒng)中的地位和作用；（4）分期和最終建設(shè)規(guī)模；（5）出線回路數(shù)和電壓等級(jí)。

主接線方式選擇：雙母線：（1）負(fù)荷較大、電源較大；（2）110～220kV出線數(shù)為5回或5回以上；（3）出線帶電抗器的6～10kV配電裝置；（4）35～60kV出線超過8回。單母線：主要用在回路少并且沒有重要負(fù)荷的變電站和發(fā)電廠中，單母線分段主要應(yīng)用在發(fā)電廠和變電站6～10kV接線中。

旁路：（1）110kV出線在6回以上；（2）220kV出線在4回以上。

二、變壓器的選擇

（一）變壓器的選擇

變電站符合下列條件之一時(shí),宜安裝兩臺(tái)及以上變壓器:

1.有大量一級(jí)負(fù)荷或雖為二級(jí)負(fù)荷,但從保安角度(如消防等)考慮;

2.季節(jié)性負(fù)荷變化較大時(shí);

3.幾種負(fù)荷較大時(shí)。在下列情況下,變電站可設(shè)置專用變壓器:（1）當(dāng)動(dòng)力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響質(zhì)量及燈泡壽命時(shí),或在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地,電氣裝置外露導(dǎo)電體就地接地系統(tǒng)的低壓電網(wǎng)中,應(yīng)設(shè)照明專用變壓器;（2）當(dāng)季節(jié)性的負(fù)荷容量較大時(shí)(如大型民用建筑的空調(diào)冷凍機(jī)等負(fù)荷),或出于功能需要的某些特殊設(shè)備(如容量較大的電焊機(jī))時(shí),可設(shè)專業(yè)變壓器;（3）接線為YynO的變壓器,當(dāng)單相不平衡負(fù)荷引起的中性線電流超過變壓器低壓繞組額定電流的25％時(shí),或單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí),宜設(shè)單相變壓器;（4）沖擊性負(fù)荷較大嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí),可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。

（二）主變壓器容量、臺(tái)數(shù)選擇

主變壓器容量、臺(tái)數(shù)選擇直接影響主接線的的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定應(yīng)綜合各種因素進(jìn)行分析，做出合理的選擇。

1.具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量、臺(tái)數(shù)的確定

（1）當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí)，能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。

（2）當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停用時(shí)，主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)中倒送功率，以保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。

（3）根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求而限制本廠輸出功率時(shí)，能供給發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷。

（4）發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺(tái)。對(duì)裝設(shè)兩臺(tái)或以上主變壓器的發(fā)電廠，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其它主變壓器在允許正常過負(fù)荷范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的70％以上。

2．主變壓器容量的確定應(yīng)遵循以下原則

（1）變壓器額定容量應(yīng)能滿足供電區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷的需要，即滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要，避免變壓器長(zhǎng)期處于過負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。新建變電站變壓器容量應(yīng)滿足5年～10年規(guī)劃負(fù)荷的需要，防止不必要的擴(kuò)建和增容。（2）對(duì)于供電區(qū)域內(nèi)有重要用戶的變電站，應(yīng)考慮一臺(tái)變壓器在故障或停電檢修狀態(tài)下，其它變壓器在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。對(duì)一般負(fù)荷的變電站，任何一臺(tái)變壓器停運(yùn)，應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70％～80％的電力供應(yīng)不受影響。（3）為保證供電運(yùn)行方式靈活，應(yīng)考慮采用多臺(tái)變壓器。單臺(tái)變壓器容量的選擇不宜過大或過小，要預(yù)留負(fù)荷發(fā)展而擴(kuò)建的可能，實(shí)現(xiàn)變電站容量由小到大，變壓器的臺(tái)數(shù)由少到多。（4）對(duì)低壓側(cè)有發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的變電站，變壓器容量也可以適當(dāng)減小，但容量選擇時(shí)要考慮：滿足發(fā)電機(jī)組的額定容量在區(qū)域負(fù)荷最小時(shí)，能夠通過變壓器向電力系統(tǒng)正常輸出；變壓器和發(fā)電機(jī)組的額定容量之和大于該地區(qū)的最大負(fù)荷；發(fā)電機(jī)組停運(yùn)，變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70％～80％的電力供應(yīng)不受影響，并保證一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷正常用電。

三、GIS設(shè)備主接線的選擇

GIS設(shè)備主接線的選擇應(yīng)遵守變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則——可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)GIS設(shè)備具有故障少、檢修周期長(zhǎng)、運(yùn)行可靠性高的特點(diǎn)，其主接線可以簡(jiǎn)化。例如110kV和220kV配電裝置一般可以不用旁路母線，但GIS設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，其停電范圍比常規(guī)設(shè)備大的特點(diǎn)。當(dāng)GIS設(shè)備局部發(fā)生故障后，檢修故障元件時(shí)，必須把故障氣室的SF6氣體全部抽出來，而GIS設(shè)備導(dǎo)電觸頭之間的距離是按充有一定壓力的SF6氣體設(shè)計(jì)的，距離比空氣絕緣時(shí)小的多，因此該氣室的母線必須停電才能進(jìn)行檢修。這就要求變電站運(yùn)行維護(hù)和檢修人員對(duì)GIS的工作原理和結(jié)構(gòu)比較熟悉，否則極易發(fā)生誤操作或人為內(nèi)部短路事故，為此，GIS設(shè)備的主接線不能過分簡(jiǎn)單，110kV母線和220kV母線都應(yīng)采用分段的接線方式，避免局部故障造成母線全停，擴(kuò)大故障范圍。

目前大型樞紐變電站110kV，220kV的GIS設(shè)備多數(shù)采用單母線分段或雙母線分段的接線方式。單母線分段接線具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便的特點(diǎn)，適用于110kV，220kV饋線為4回的變電站；雙母線分段接線可以輪流檢修母線，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，便于試驗(yàn)，適用于110kV，220kV饋線在6回以上的變電站。對(duì)于一般的220kV終端變電站，220kV側(cè)可采用線路變壓器組接線方式，110kV側(cè)采用單母線分段的接線方式。110kV終端變電站的110kVGIS設(shè)備仍考慮采用線路—變壓器組的接線方式，終端變電站的10kV部分采用單母線分段，互為備用。

[1]朱莎莎.淺談變電站一次設(shè)計(jì)中主要電氣設(shè)備的選擇[J].建材與裝飾,2014年47期.

[2]宋強(qiáng).分析變電站一次設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇策略[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2012年25期.