110kV變電站一次電氣設(shè)計(jì)探析及其對(duì)變電站智能化的要求

何牧

摘 要：變電站是決定整個(gè)供電系統(tǒng)高效、穩(wěn)定的關(guān)鍵，而變電站一次電氣的設(shè)計(jì)直接影響著整個(gè)變電站的運(yùn)作效率。這就對(duì)110 kV變電站一次電氣設(shè)計(jì)有了越來(lái)越高的要求，且變電站的智能化水平也對(duì)110 kV變電站一次電氣設(shè)計(jì)有著重要的影響。主要從變電站的接線方式、電氣平面設(shè)計(jì)及變壓器的選擇等角度分析了110 kV變電站的一次電氣設(shè)計(jì)，并在此過程中分析了其對(duì)變電站智能化的要求。

關(guān)鍵詞：110 kV變電站；一次電氣設(shè)計(jì)；智能化；變壓器

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.143

文章編號(hào)：2095-6835（2016）20-0143-02

電力資源作為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵性因素，供電質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到社會(huì)的發(fā)展及人們生活的便利程度，因此，對(duì)供電質(zhì)量有了越來(lái)越高的要求。隨著城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)力度的不斷加大，110 kV變電站的發(fā)展也越來(lái)越快。城網(wǎng)建設(shè)及改造中的重要目標(biāo)之一就是保證供電的可靠性，110 kV變電站的設(shè)計(jì)作為城網(wǎng)建設(shè)中重要的技術(shù)部分，其設(shè)計(jì)是整個(gè)城網(wǎng)建設(shè)及改造的關(guān)鍵。

1 變電站主接線

選擇變電站主接線需要充分考慮變電站在整個(gè)系統(tǒng)中的作用、地位、電壓等級(jí)、位置、進(jìn)出線及站內(nèi)變壓器容量和臺(tái)數(shù)等條件。城市有著高密度的人口，土地資源更是緊缺。這就要求城網(wǎng)變電站接線設(shè)計(jì)在保證其安全性的同時(shí)，要做到盡可能簡(jiǎn)單。

1.1 線路-變壓器組接線

在這種接線方式下，110 kV變電站的電源進(jìn)線選擇雙電源T形接線，或者只有一路選擇T形接線，而剩下的一路聯(lián)絡(luò)城網(wǎng)的其他變電站。高壓側(cè)主接線選擇線路-變壓器組兩斷路器的方法，而低壓側(cè)選擇帶旁母線、單母線四分段的接線形式。之所以選擇這種接線方式，是因?yàn)樵摲绞骄邆涫褂酶邏涸O(shè)備少、投資及土地占用少、繼電保護(hù)簡(jiǎn)單、接線方式簡(jiǎn)潔等優(yōu)勢(shì)，并且在任何一個(gè)電源出現(xiàn)失電的狀況時(shí)，可以通過備用自投轉(zhuǎn)移負(fù)荷，以便在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電。當(dāng)然，這種接線方式也有不足之處，即如果高壓中有任何電源出現(xiàn)失電狀況，就必須要有一臺(tái)主變電器停掉，必須要對(duì)部分電負(fù)荷進(jìn)行短時(shí)限電。線路-變壓器組接線方式通常被應(yīng)用于僅承受受電功能，不存在轉(zhuǎn)移功率需求的域網(wǎng)中。

1.2 單母線接線

在這種接線方式下，110 kV變電站的電源進(jìn)線選擇兩路接110 kV電網(wǎng)。其中，在高壓側(cè)的主接線選擇單母線形式，而在低壓側(cè)的選擇單母線兩分段旁母接線形式，具體如圖1所示。之所以選擇該接線方式，是因?yàn)槠渚邆溥\(yùn)行靈活、方便且供電穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。如果出現(xiàn)主供電源失電的狀況，可以通過高壓備用自投的方式實(shí)現(xiàn)供電的自動(dòng)恢復(fù)。但是，這種接線方式具有投資和占地較大，且需要用到較多的高壓設(shè)備的缺點(diǎn)。

1.3 內(nèi)橋接線

在這種接線方式中，110 kV變電站的電源進(jìn)線選擇兩路接110 kV電網(wǎng)的形式。其中，內(nèi)橋接線形式被應(yīng)用在高壓側(cè)主接線中，而在低壓側(cè)選擇兩分段帶旁母接線的形式。選擇該接線方式的原因是其具備所需斷路器少，四個(gè)回路中只需要三臺(tái)斷路器，并且很方便實(shí)現(xiàn)電路的投入及切除等優(yōu)點(diǎn)。一旦有線路故障發(fā)生，只有斷路器會(huì)斷開，其他回路的正常運(yùn)行不會(huì)受到影響，具體如圖2所示。但是，這種接線方式存在可靠性低、運(yùn)行不夠靈活的缺點(diǎn)，并且一二次運(yùn)行操作都非常復(fù)雜，一旦變壓器有故障出現(xiàn)，連接變壓器的兩臺(tái)斷路器全部斷開，進(jìn)而導(dǎo)致沒有故障出現(xiàn)的線路的運(yùn)行也會(huì)受到影響。由于變壓器出現(xiàn)故障的情況較少，因此被普遍應(yīng)用于系統(tǒng)中。綜合考慮該接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，其被應(yīng)用于高壓線路操作頻繁卻無(wú)需承擔(dān)電網(wǎng)穿越功率的城網(wǎng)變電站。

綜上所述，不同的接線方式有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，也被應(yīng)用在不同的需求和環(huán)境方面，但在接線方式的選擇上，除了要結(jié)合各種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)外，還要充分考慮各種接線方式的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。只有確保可行的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，才能選擇出經(jīng)濟(jì)、合理的接線方式，以促進(jìn)整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的合理化。

2 電氣平面的布置

布置整個(gè)變電所的總平面時(shí)，要做到結(jié)合規(guī)劃實(shí)現(xiàn)因地制宜，使整個(gè)布置合理、緊湊，同時(shí)還要盡可能地將主變布置在戶外。如果必須要選擇全戶內(nèi)布置方式，就必須充分考慮通風(fēng)及消防等措施。此外，為了防止出現(xiàn)電容器和微機(jī)保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)之間的電磁干擾，要避免電容器室和二次設(shè)備室的垂直布置。

3 選擇變壓器

3.1 變壓器的選擇

在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)該結(jié)合變電站的實(shí)際情況來(lái)確定。通常，在以下狀態(tài)下，專用變壓器可被應(yīng)用于變電站：①在有較大的季節(jié)性負(fù)荷容量或者存在特殊功能的大容量設(shè)備時(shí)，為了保證其正常運(yùn)行，便可以選擇專業(yè)變壓器；②如果照明和動(dòng)力選擇公用變壓器會(huì)對(duì)燈泡的質(zhì)量或壽命產(chǎn)生的影響較為嚴(yán)重時(shí)，或者出現(xiàn)經(jīng)阻抗接地、電源系統(tǒng)不接地等，可以選擇照明專用變壓器；③當(dāng)存在較大的沖擊性負(fù)荷，對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響的情況時(shí)，應(yīng)該選擇沖擊負(fù)荷專用的變壓器。

3.2 確定變壓器數(shù)量

在城網(wǎng)變電站中，主變壓器通常要配備兩臺(tái)以上，一旦其中一臺(tái)有故障發(fā)生，能自動(dòng)將其負(fù)荷轉(zhuǎn)移到運(yùn)行正常的變壓器上。對(duì)于同一變電站，在確保供電可靠性和供電能力的狀態(tài)下，要結(jié)合運(yùn)行方式、負(fù)荷性質(zhì)及城區(qū)的供電條件等確定變壓器的數(shù)量。主變壓器的總?cè)萘?、占地面積、變壓器制造的容量限制等都是選擇變壓器數(shù)量的過程中必須要充分考慮的因素，在保證相同的總負(fù)荷狀態(tài)下，減少一臺(tái)變壓器，必須要保證供電能力不會(huì)下降。由于城網(wǎng)所建的位置通常土地資源比較緊缺，因此在保證供電質(zhì)量的情況下，變壓器數(shù)量的選擇還要充分考慮占地情況。

此外，在配電設(shè)備方面的投資、變壓器的投資、短路電流水平等也都是影響變壓器數(shù)量選擇的重要因素。例如，在選擇高壓有斷路器的接線時(shí)，通常會(huì)選六氟化硫斷路器；在選擇T形接線時(shí)，必須要建設(shè)電源及線路翻出線間隔。這樣投資將會(huì)增加。在單臺(tái)變壓器容量增加的情況下，低壓側(cè)容量就會(huì)提升，增加了10 kV配電裝置選型的難度，而容量大到一定程度時(shí)，就必須要考慮采取限制短路電流的措施等。這就要求在選擇變壓器時(shí)，要綜合考慮各方面的因素，在保證供電質(zhì)量的同時(shí)選擇合適的變壓器數(shù)量，以保證整個(gè)變電站的效率和效果。

4 總結(jié)

電力資源是促進(jìn)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，為了保證供電質(zhì)量，就要求變電站的各項(xiàng)設(shè)計(jì)合理到位。城網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展對(duì)110 kV變電站的數(shù)量及質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。本文主要從變電站的接線方式、電氣平面的布置及變壓器類型和數(shù)量的確定等角度分析了110 kV變電站的一次設(shè)計(jì)及其對(duì)變電站設(shè)計(jì)的智能化要求。

參考文獻(xiàn)

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