基于全壽命周期理念的500KV變電站初期主接線選擇

【摘要】隨著國民經(jīng)濟(jì)的逐年增長，各個企業(yè)對電的需求量也在上升，因此電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展尤為重要，而且變電站的設(shè)備承擔(dān)著電能的運(yùn)輸、分配以及維持電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定等眾多任務(wù)，因此分析出變電站的使用年限尤為重要，即引進(jìn)全壽命周期理念。

【關(guān)鍵詞】全壽命周期；500KV 變電站；主接線選擇

2008年，國家組織了一場旨在推進(jìn)全壽命周期理念的應(yīng)用的設(shè)計創(chuàng)造競賽，比賽場地選在了安徽某一500KV變電站。全壽命周期包括的大致范圍是從電網(wǎng)項目的提出到最終淘汰所經(jīng)歷的過程。該過程又分為課題提出階段、對課題可行性的研究階段、規(guī)劃思路階段、設(shè)計階段、 建設(shè)階段 、運(yùn)行使用階段、新舊設(shè)備更換階段以及最終淘汰階段等。

1、初期電氣主接線方案

以安徽500KV變電站試點為例，在設(shè)計伊始即提出了“安全可靠、維護(hù)方便、易于施工、擴(kuò)建靈活、節(jié)約環(huán)保、回收利用、事故處置、成本最優(yōu)”八大目標(biāo)，并且根據(jù)遠(yuǎn)期主接線的狀況為初期設(shè)計了三個方案，方案1：線路—變壓器組接線（2臺斷路器）；方案2：三角形狀的接線方式（3臺斷路器）；方案3：1串半接線（5臺斷路器）。這三種方案的特點是穩(wěn)定、 敏捷 、節(jié)約以及考慮到了后期的擴(kuò)建。變電站全壽命周期設(shè)計的最終目的可歸納為：安全可靠、容易對其進(jìn)行維修與保護(hù)、便于工程的建設(shè)、 對環(huán)境有利、 能回收再利用、規(guī)劃出對突發(fā)事件的應(yīng)對方法以及成本的最優(yōu)化。全壽命周期理念對主接線的設(shè)計是按照該電站的技術(shù)特點和設(shè)計管理的需求，將電站的各個專業(yè)分解成一個個的小型技術(shù)系統(tǒng)，其中電氣主接線便是其中之一，也可稱作EBS。

在電站的全壽命周期系統(tǒng)中，EBS與OBS是相互對應(yīng)的，且是唯一對應(yīng)。但是不能將其生硬的對應(yīng)在一起，而是要注意其適應(yīng)能力與協(xié)調(diào)能力。主要從安全可靠性、 可擴(kuò)建性、全壽命周期成本最優(yōu)化三個方面來講。

2、安全可靠性的分析

可靠性是變電站在工作時不會出現(xiàn)故障；安全性是變電站在工作時不會發(fā)生事故，可靠性一旦下降，極有可能會導(dǎo)致事故的發(fā)生，從而機(jī)器的性能下降，同時在很大程度上會要求電站停止運(yùn)行，來進(jìn)行搶修。由于在初期主要的變壓器只有一個，一旦發(fā)生故障，則該電網(wǎng)系統(tǒng)則會處于癱瘓狀態(tài)，因此電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性扮演著極為重要的角色。

2.1定性

1）電網(wǎng)正常運(yùn)行

三種方案主接線所有設(shè)備均在運(yùn)行。

2）出現(xiàn)故障的狀態(tài)

只有一條線路出現(xiàn)故障，電網(wǎng)系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)主要變壓器故障，系統(tǒng)癱瘓。如果只有一臺故障，三種方案仍可工作。只有一條線路故障，一臺停止運(yùn)行時，將三種方案的主變關(guān)閉，打開出現(xiàn)故障斷路器兩邊的隔離開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行。

3、可擴(kuò)建性分析

在500KV初期主接線過渡至遠(yuǎn)景3/2斷路器的接線方式時，要考慮到在進(jìn)行擴(kuò)建時變電站仍舊為外界持續(xù)供電是否行得通，這樣才能確保可擴(kuò)建性設(shè)計原理的需求。所以要著重分析擴(kuò)建過度對500KV電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)。初期建設(shè)所規(guī)劃的三種方案對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)建改造時，會對本系統(tǒng)的各個設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響。所以重點分析這三種方案對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響即可。

由上述三種方案內(nèi)容知：當(dāng)對500KV的裝置進(jìn)行改建時，三種方案對系統(tǒng)的作用均要受到影響。但是擴(kuò)建時的改接保護(hù)能確保主要變壓器正常運(yùn)行。

4、全壽命周期成本（LCC）估計與最優(yōu)化分析

4.1全壽命周期成本的估算方法

全壽命周期成本估算方法包括對比估算法、參數(shù)估算法、分析估算法以及工程估算法等四種估算方法。全壽命周期成本是投入成本、運(yùn)營成本、維護(hù)成本以及故障成本之和。所謂投入成本，是指在全壽命周期變電站的建設(shè)和調(diào)試期間，在變電站正式投入運(yùn)行之前所產(chǎn)生的一次性費(fèi)用；運(yùn)營成本是指設(shè)備的損耗和定期巡檢的費(fèi)用；維護(hù)成本是指對設(shè)備的大修、小修費(fèi)用、預(yù)防性試驗費(fèi)用等；故障成本是指現(xiàn)場搶修、返廠檢修費(fèi)用、停電所帶來的損失的費(fèi)用。這幾種方法只適用于電站的初期建設(shè)，也就是說通過對使用的設(shè)備正常工作、出現(xiàn)問題停止工作等不同狀態(tài)下產(chǎn)生的正常與非正常的費(fèi)用以及由于設(shè)備停止工作而帶來的經(jīng)濟(jì)損失等，靈活使用這幾種方法，對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，找出各種情況所需的費(fèi)用金額，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)影響電網(wǎng)正常運(yùn)行工作以及使用年限的設(shè)備與配件，然后對其進(jìn)行優(yōu)化修理，進(jìn)一步對電網(wǎng)該企業(yè)提出合理的改進(jìn)方法，這樣既能使設(shè)備運(yùn)行周期的壽命得到提高，同時還能降低全壽命周期的成本。

4.2全壽命周期成本的最優(yōu)化分析的重要性

優(yōu)化分析是壽命建設(shè)中必不可少的一項內(nèi)容，而且在各個周期管理中均要體現(xiàn)出來。全壽命周期管理成本是大型電網(wǎng)工程在完整運(yùn)行中壽命周期內(nèi)所需要的總費(fèi)用。包括開發(fā)購置、使用、保障以及報廢。

結(jié)語：

綜上所述，對變電站全壽命周期進(jìn)行設(shè)計時，想要使整個設(shè)計方案的目的實現(xiàn)協(xié)調(diào)最優(yōu)，就要充分考慮每個OBS子目之間存在的協(xié)調(diào)性。當(dāng)進(jìn)行500KV初期主接線選擇時，選擇的著重點在安全可靠性、可擴(kuò)建性、利用成本估算找出成本最優(yōu)化這三個方面。同時利用全壽命周期成本的估算法，嚴(yán)格的控制初期主接線選擇時的投資，要做到初期投資少，全壽命周期成本低，電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠性最高，并且能夠保障用戶的持續(xù)用電。

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