摘 要:變電站是輸配電系統(tǒng)中的一個重要組成部分,是電網(wǎng)中的一個關(guān)鍵監(jiān)控點,對提高電網(wǎng)運行的安全性有著重要作用。110kV變電站在我國電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛,對其一次部分進(jìn)行科學(xué)設(shè)計,可以確保電網(wǎng)中相關(guān)環(huán)節(jié)運行的正常性,能夠提高整個電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞:110kV變電站;設(shè)計技術(shù);電氣
就目前我國電網(wǎng)的整體規(guī)模情況來,大型發(fā)電站所生產(chǎn)的電能主要通過110kV的監(jiān)控線路輸送到地區(qū)中線變電站,然后在利用電纜對電能的輸送進(jìn)行適當(dāng)分配。由此可見,110kV變電站是電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵節(jié)點,對其進(jìn)行分析進(jìn)行具有現(xiàn)實意義。
1 主變壓器與主接線的設(shè)計
1.1 選擇合理的主變器
變壓器的臺數(shù)、容量、型式等內(nèi)容都會對變電站一次主接線方式與配電裝置自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度影響。在設(shè)計主變器時,除了依據(jù)容量的原始資料外,還需要對電力系統(tǒng)在未來5-10年內(nèi)的發(fā)展進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,綜合分析未來饋線回路和輸送功率等各項因素[1]。設(shè)計人員在選擇主變器容量時,針對其中關(guān)鍵的變電站,要考慮一臺主變發(fā)生停運時,其余主變壓容量遇到的問題,在允許時間內(nèi)確保主變站的負(fù)荷能力能夠滿足要求,確??梢酝瓿散耦惡廷蝾愗?fù)荷供電。對于一般變電站來說,如果其中一臺主變站發(fā)生停運,其余主變器容量應(yīng)當(dāng)能夠滿足所有符合的65%左右[2]。
1.2 設(shè)計電氣主接線
變電站中的電氣主接線應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到靈活、可靠、可拓展、經(jīng)濟(jì)性四個方面的要求。在具體設(shè)計過程中為了使變電站在運行過程中能夠具有靈活與可靠兩項特點,電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計人員在對變電站進(jìn)行設(shè)計時,設(shè)計的主接線圖會變得十分復(fù)雜。這樣可以確保電站具有靈活和可靠兩項特點,但是從實際情況來看,復(fù)雜的主接線在應(yīng)用中也存在許多缺點有待解決。例如,運行操作過程會變得十分繁瑣,加大了維護(hù)與運行過程中的工作量,同時也會加大投資面積和占地面積。這些無法避免的缺點,將會導(dǎo)致運行人員在對變電站進(jìn)行維護(hù)和運行過程中消耗大量的精力與投資,并且還會引起一些不必要的麻煩[3]。因此,對系統(tǒng)中處于不同位置和具有不同作用的110kV變電站中的電氣主接線進(jìn)行設(shè)計,工作人員需從運行方式、負(fù)荷性質(zhì)、電氣設(shè)備、主變負(fù)載率、調(diào)度、拓建方便、降低成本等多個方面對問題進(jìn)行詳細(xì)分析,從而確定一種最佳的一次主接線設(shè)計方案。
2 中心變電站與中心變電站設(shè)計
2.1 中心變電站
中心電站中的主接線,在設(shè)計上可以采用匯流母線形式,其中常見的行駛有以下幾種:(1)單母線斷路器,通常分為2-3段,如果在具體應(yīng)用過程中其中的一段母線出現(xiàn)了故障,分段斷路器會將故障自動隔離開,這樣正常斷路器的母線能夠繼續(xù)工作[4]。從實際運行情況來看,不同母線同時檢修或故障的概率較低,因此可以在不同的地段處將電源接入,可以使供電的靈活性和可靠性都能夠得到顯著提高。(2)雙母線接線形式,在變電站具有互為備用線母線的兩組母線,每次回進(jìn)與出線都要通過斷路器和并列的隔離開關(guān)與母線。供電的可靠性主要表現(xiàn)為通過倒換兩組隔離開關(guān),實現(xiàn)對其中在一組母線的檢修,輪流檢修不必切斷電源,不會發(fā)生斷電情況,若檢修接于任意一母線上的管理開關(guān)時,斷開隔離開關(guān)所在的回路以及與開關(guān)線路的母線即可,并不會其他線路的運行造成影響,不會出現(xiàn)定點現(xiàn)象。(3)一主一備屬雙目線,該方式的母線可以實現(xiàn)靈活調(diào)度。
2.2 終端110kV變電站
無匯流母線是一般終端變電站的主要連接方式,采用的為橋型接線及線路變壓器組接線。變壓器組接線是一種相對比較簡單的接線方式,高壓配電相關(guān)裝置中僅配置兩單位的設(shè)備的單元,此方式的主要優(yōu)點在于接線簡單,并且占地面積小。若檢修一臺主編線路時出現(xiàn)了故障,并且需要從運行狀態(tài)中退出,那么操作過程中將變壓器低側(cè)作為轉(zhuǎn)移負(fù)荷操作,就可以實現(xiàn)全部符合供電。在地方電網(wǎng)中,應(yīng)用110kV類型的終端變電站,假設(shè)主變?nèi)萘磕軌驖M足“N-1”準(zhǔn)則的具體要求,在接線上采用內(nèi)接線,可以使系統(tǒng)的可靠性和安全性都能夠得到進(jìn)一步提高,而針對需要經(jīng)常切換的變壓器或者外部系統(tǒng)在運行過程中有穿越功率流過時,在接線上應(yīng)當(dāng)采用外橋式。
3 分析110kV變電站接地設(shè)計
110kV變電站電氣一次設(shè)計作業(yè)過程中,接地的核心目的在于確保電氣設(shè)備整個運行過程中不會出現(xiàn)故障,盡量避免人員發(fā)生觸電現(xiàn)象,將電氣設(shè)備中的部分元件與地面能夠?qū)崿F(xiàn)可靠電氣連接,確保整個系統(tǒng)在運行過程中的安全性與可靠性。在設(shè)計過程中進(jìn)行合理的接地處理,還能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾項價值:(1)有效地避免了人身接觸電氣設(shè)備而發(fā)生觸電危險,有效地降低安全事故的發(fā)生。(2)有效避免電器設(shè)備在正常運行狀態(tài)下,出現(xiàn)機械損傷從而對的設(shè)備日后的正常運行造成不良影響。(3)有效防止電氣設(shè)備發(fā)生機械損傷等多個方面的問題,有效避免爆炸、火災(zāi)等災(zāi)害[5]。目前,技術(shù)條件的支持下,100kV變電站電氣設(shè)備常態(tài)意義上的工作接地裝置包括以下兩個不同的部門:第一接是接地體,第二是接地線。在這之中,針對接地來說,將更多的角鋼作為原材料,消減尖端部位,并將其打入地下。對與接地來說,應(yīng)當(dāng)多選擇扁鋼或圓作為主要材料,從而使其保障性能能夠得到有效發(fā)揮。在設(shè)計變電站電氣一次過程中,應(yīng)當(dāng)圍繞變電所及低壓配電室設(shè)置兩處接地的連通[6]。在設(shè)計過程中需要額外注意的是:針對變壓器來說,還需要與將其與低壓配電室、高壓配電室,室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行接地連接,最終構(gòu)成以一個統(tǒng)一的整體,確保了系統(tǒng)運行的安全性。
4 分析110kV變電站防雷設(shè)計
從防雷設(shè)計角度說,在設(shè)計110kV變電站電氣一次設(shè)計中,對于直擊雷保護(hù)和過電壓保護(hù)兩項內(nèi)容應(yīng)當(dāng)分別進(jìn)行分析,采取合理的設(shè)計措施。對于以上兩個方面的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)概括,具體內(nèi)容如下:第一,對于有關(guān)防止直擊雷保護(hù)方面,在變電站一次電氣設(shè)計中,所有的配電裝布置上都應(yīng)當(dāng)采用用戶所提供的方案,在屋頂設(shè)置避雷針,通過此方式實現(xiàn)預(yù)防直擊雷的目的。通過大量的工程實踐經(jīng)驗來看,在屋頂避雷采用的原材料應(yīng)當(dāng)選取過熱鍍鋅扁鋼,選擇的尺寸大小應(yīng)當(dāng)為40mm×4mm。并且在此基礎(chǔ)上,選用的熱鍍鋅扁鋼的尺寸可以略大于40mm×4mm作為引下線,并且同與接地網(wǎng)進(jìn)行連接,從而確保在雷雨天氣中出現(xiàn)的直擊雷能夠通過該方式傾瀉入大地,有效地避免了變電站在運行過程中遭遇雷擊,從而遭受破壞。第二,從過壓角度進(jìn)行分析,為了避免線路在正常運行情況下,遭遇雷擊,而出現(xiàn)過壓侵入現(xiàn)象,在具體設(shè)計中,需要在110kV進(jìn)線段以及10kV出現(xiàn)段每段母線線路上分別安裝獨立避雷器,通過利用避雷的方式,實現(xiàn)對系統(tǒng)中電壓的安全保護(hù)。與此同時,還應(yīng)當(dāng)將避雷器安裝在110kV中性點上,通過設(shè)置放電間隙的方式,實現(xiàn)變壓器中性點絕緣,從而實現(xiàn)過壓的可靠保護(hù)。
5 電氣設(shè)備安裝及運行維護(hù)
5.1 電氣設(shè)備安裝
5.1.1 連接導(dǎo)體
銅或鋁是多數(shù)導(dǎo)體的制造材料,這有可能會引起接線處的螺桿與螺帽的銅鋁發(fā)生連接,而連接部位有可能會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的氧化反應(yīng),如果為連接部位進(jìn)行妥善處理,由于氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量有可能會燒毀設(shè)備。
5.1.2 變壓器的安裝
上文已經(jīng)提到變壓器的選擇,磁珠主要針對變壓器的安裝進(jìn)行重點介紹,在安裝變壓器過程中,工作了和安裝程序需要依據(jù)變壓器的具體結(jié)果而定。例如,變壓器的高壓套管、調(diào)壓裝置、冷卻系統(tǒng)等各項內(nèi)容[7]。除此之外,不可能拆分變壓器,將其直接運輸?shù)焦さ?,完成安裝。
在安裝變壓器過程中要注意以下內(nèi)容:在施工之前需要將變壓器運輸?shù)竭m當(dāng)?shù)牡攸c,拆封變壓器期時,要確保絕緣的完整性,在安裝變壓器前,要準(zhǔn)備好安裝工作所需要的各項工具,同時要協(xié)調(diào)好安裝人員和工作,完成安裝之后,要對各項裝置的絕緣性能進(jìn)行檢查,需要詳細(xì)分析閃電、絕緣強度、酸堿反應(yīng)等各項內(nèi)容,同時還需要重點檢查線圈的絕緣強度和油箱的密封性,確保變壓器在應(yīng)用中能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。
5.1.3 安裝隔離開關(guān)
在架空線和電纜的連接處、斷路器電源側(cè)、架空引下線、分支線T接線位置等出安裝隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的主要作用有以下幾點:(1)將帶電設(shè)備與高壓檢修設(shè)備分開,從而從期間出現(xiàn)一個肉眼可見的斷開點。(2)隔離開關(guān)在應(yīng)用過程中可以與斷路器進(jìn)行配合,依據(jù)系統(tǒng)的具體運行方式,進(jìn)行倒閘操作,使系統(tǒng)的連接方式得到改變。(3)用于斷開或接通小電流電路。
5.2 電氣設(shè)備的運行維護(hù)
電氣設(shè)備的運行維護(hù)與動態(tài)管理。近幾年,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,信息處理技術(shù)、光纖技術(shù)傳感技術(shù)、計算機技術(shù)逐漸滲透到了更各領(lǐng)域。如果將這些先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備運行維護(hù)中,電氣設(shè)備運行的安全性得到了進(jìn)一步提升。例如,電氣設(shè)備運行維護(hù)中已經(jīng)對無線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用,該技術(shù)與傳統(tǒng)的預(yù)防性實驗相比,因為使用高靈敏度的傳感器收集設(shè)備信息而具有較高的精準(zhǔn)度,在利用無線監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)信息在后,再利用計算技術(shù)對信息進(jìn)行處理,從而獲取想要的信息,對這些技術(shù)的合理應(yīng)用,促進(jìn)了電力設(shè)備周期性檢修向狀態(tài)檢修過渡。
此外,在設(shè)計過程中還需要做好無功補償,其主要目的是降低變壓器上的輸電消耗,提高效率。在電氣自動化系統(tǒng)中,無功功率占配電設(shè)備中一個很大比例,這將會導(dǎo)致線路中的能量損耗增加,會導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)的電壓下降,影響電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量,無功補償需要符合以下幾項標(biāo)準(zhǔn):(1)設(shè)備的選擇要將參數(shù)作為主要依據(jù),例如,對電容設(shè)備的容量進(jìn)行明確。(2)分析電網(wǎng)的具體運行情況,在無功補償設(shè)備選擇時,要對電網(wǎng)的具體運行情況進(jìn)行針對性分析,合理分析補償電路。(3)設(shè)備的安裝要合理參考就近原則,這種就近、便捷的安裝方式能夠很好地實現(xiàn)功率補償,從而實現(xiàn)降低電能消耗效果。(4)依據(jù)線路負(fù)荷的實際情況選擇無功補償器,對于負(fù)荷較小線路,可以選擇靜態(tài)補償裝置,若線路的負(fù)荷較大,在選擇上則可以選擇動態(tài)補償。例如,針對電動機負(fù)荷較大的線路,應(yīng)用動態(tài)補償設(shè)備所取得的節(jié)能效果十分顯著。
6 結(jié)束語
綜上所述,110kV變電站一次電氣部分的設(shè)計是一項較為復(fù)雜的工程,在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。因此,在具體設(shè)計過程中需要確保設(shè)計的科學(xué)性,從而保證供電的安全性。由此可見,只有做好電氣設(shè)備連接方式、一次部分的設(shè)計等各項內(nèi)容,才能使變電站的經(jīng)濟(jì)效益最大化,提升系統(tǒng)用電的安全性。
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作者簡介:楊淑君(1976-),女,河南許昌人,本科,許繼電氣股份有限公司保護(hù)自動化系統(tǒng)公司,設(shè)計。