探究110kV智能變電站電氣主回路設(shè)計(jì)

溫立清

摘 要：110kV智能變電站具有先進(jìn)、環(huán)保、集成等多種優(yōu)勢(shì)，它可以對(duì)信息完成自動(dòng)采集工作，在控制與保護(hù)方面都和傳統(tǒng)變電站有著明顯的不同。文章將結(jié)合實(shí)例，對(duì)110kV智能變電站電氣主回路設(shè)計(jì)中的電氣主接線的選擇、配電裝置的布置、變電所的設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：110kV智能變電站；電氣主回路；電氣主接線

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）28-0111-02

前言

智能高壓設(shè)備是采用了“智能組件+高壓設(shè)備”的模式，其中包含了測(cè)量單元、控制單元、檢測(cè)單元、計(jì)量單元、通信單元和保護(hù)單元等。電氣主回路在智能變電站中占有重要地位，在通俗意義上，它指的是直接供電的回路，在變電站中屬于“主力部隊(duì)”；在狹義上，電氣主回路就是一次回路。

1 電氣主接線的選擇

在選擇電氣主接線時(shí)，要參考110kV智能變電站的建設(shè)規(guī)模，在建設(shè)規(guī)模中，包含了主變壓器的本期容量和遠(yuǎn)景流量，采用的主變壓器規(guī)格及電壓等級(jí)，進(jìn)線的型號(hào)及出線的選擇等。而電氣主接線的主體包含了進(jìn)線回路與出線回路，對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，可以分為有匯流母線與無(wú)匯流母線兩種，依照現(xiàn)有接線形式，可以將有匯流母線分為單母線接線、雙母線接線兩種，其中單母線接線可以分為簡(jiǎn)單單母線、單母線分段和單母線帶旁路三種；雙母線接線可分為簡(jiǎn)單雙母線、雙母線分段、雙母線帶旁路和3/2斷路器接線四種類(lèi)型。無(wú)匯流母線又可分為單元接線、橋形接線、多角形接線三類(lèi)。根據(jù)建設(shè)規(guī)模，可以完成電氣主接線的選擇工作。

如在我國(guó)某智能變電站的設(shè)計(jì)中，其主變壓器的容量設(shè)計(jì)為本期2×50MVA，遠(yuǎn)期為3×50MVA，且采用了電壓等級(jí)為三相雙繞組自冷有載調(diào)壓電力變壓器，在110kV的進(jìn)線選擇上就做出了進(jìn)線2回，內(nèi)橋式接線，最終電纜進(jìn)線2回，擴(kuò)大內(nèi)橋式接線，在10kV出線的選擇上，該變電站電纜出線為24回[1]，在接線形式上，就選擇了單母線分段接線式，而出現(xiàn)電纜是36回，在接線形式上可選擇單母多分段接線。

2 電氣總平面的設(shè)計(jì)

對(duì)電氣總平面進(jìn)行設(shè)計(jì)需要根據(jù)所選地址環(huán)境條件，包含了地質(zhì)、氣象和水文等?，F(xiàn)以我國(guó)某110kV智能變電站為例，現(xiàn)已知該變電站的主體為半埋式三層建筑，地上主體為兩層，部分為一層，地下一層。其中地上一層主要為110kV GIS（Gas Insulated Switchgear，氣體絕緣組合電器設(shè)備）室、主變壓器室、接地變室和10kV配電裝置室及保安室；地上二層布置了電容器室、二次設(shè)備室及安全工器具室，地下一層為電纜層。此樓寬為18m，長(zhǎng)為54.6m，地下層高3m，地上一層高6m，地上二層高為4.5m，且變電站布置在建筑北側(cè)[2]。

2.1 配電裝置的布置

（1）主變壓器

依照建筑的整體結(jié)構(gòu)，對(duì)于主變壓器采用了本體室內(nèi)布置，散熱器片室外布置的方法，在建筑西側(cè)，采用13m的間隔寬度，利用電纜，將主變壓器高壓套管和110kV GIS予以連接，利用銅排，將主變壓器和10kV配電裝置進(jìn)行連接。

（2）10kV配電裝置

在此智能變電站電氣主回路設(shè)計(jì)中，選擇了鎧裝移開(kāi)式的金屬封閉開(kāi)關(guān)柜，這種開(kāi)關(guān)柜一方面能夠保障供電的平穩(wěn)性，另一方面能夠有效減少運(yùn)行維護(hù)的次數(shù)，同時(shí)，因?yàn)轶w積小的原因，其占地面積也不是很大，起到了節(jié)省空間的作用。利用半絕緣管母將位于配電裝置室北端的擴(kuò)建端和主變壓器相連。10kV配電裝置室全長(zhǎng)為36m，層高為4.5m，寬度為10m。采用戶(hù)內(nèi)式的方法來(lái)布置10kV電容器，且每臺(tái)變壓器都帶有兩組處于一個(gè)電容器室內(nèi)的電容器，單套10kV電容器組尺寸為3.6m×1.7m。

（3）110kV配電裝置

選擇用戶(hù)內(nèi)型的三相共箱式GIS設(shè)備作為110kV配電的主要裝置，位于一層配電裝置室內(nèi)，使用電纜作為進(jìn)線和出線，單列布置斷路器，斷路器采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，在遠(yuǎn)景共有主變進(jìn)線3回、110kV進(jìn)線3回、橋間隔2個(gè)，PT間隔3個(gè)。

（4）電纜敷設(shè)

在此智能變電站電氣主回路的設(shè)計(jì)中，其敷設(shè)方法選擇了電纜半層、橋架敷設(shè)。在低壓電力電纜采用三芯金屬鎧裝銅芯電纜，而在控制電纜上選擇銅芯電纜，在高壓電力電纜上，選擇單芯金屬鎧裝銅芯電纜和三芯金屬鎧裝銅芯電纜。

2.2 變電所的設(shè)計(jì)

為了確保智能變電站內(nèi)部的所有設(shè)備都可以得到一個(gè)平穩(wěn)安全的運(yùn)行環(huán)境，在值班室里，不能有高壓設(shè)備存在，值班室的門(mén)需要向外開(kāi)放，而電容器室、高壓配電室與低壓配電室的門(mén)最好靠近值班室。如果變電所采用的設(shè)計(jì)方式為單層布置，那么10kV電容器的成套裝置和接地變成套、消弧線圈裝置都應(yīng)該分別安排在單獨(dú)房間。在安全距離方面，凡是有電的設(shè)備都應(yīng)該保證其離墻、離地的距離符合規(guī)章要求；其次，為了方便主回路的進(jìn)線與出線，可以考慮架空的方式，如果選擇架空進(jìn)線的方式，那么在高壓配電室就應(yīng)該配置在進(jìn)線端，在安裝變壓器的時(shí)候，應(yīng)該盡可能地讓其接近10kV配電裝置室；然后，需要考慮到智能變電站的檢修和維護(hù)工作，智能變電站內(nèi)，在高壓配電室附近應(yīng)該設(shè)置值班室，同時(shí)，結(jié)合實(shí)際條件應(yīng)該設(shè)立單獨(dú)的維修間或是工具材料儲(chǔ)存室；最后，在設(shè)計(jì)變電所時(shí)，應(yīng)該積極更換具有更大容量的變壓器。

2.3 抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要參考智能變電站所在區(qū)域的抗震設(shè)防烈度，需要參考選址地區(qū)的地震動(dòng)加速度。如在案例中，該選址地區(qū)的抗震設(shè)防烈度是八，而基本的動(dòng)加速度是0.1g，那么在電氣主回路設(shè)計(jì)中，為保護(hù)回路中的電氣設(shè)備，采取的具體抗震設(shè)計(jì)為：所有建筑物為對(duì)稱(chēng)布置，維持建筑的整體性，且GIS和主變的基礎(chǔ)都利用焊接方式，進(jìn)而減少因地震帶來(lái)的設(shè)備滾動(dòng)損壞問(wèn)題，在GIS的母線上，都設(shè)置有伸縮節(jié)，且在分接的地方，設(shè)置了伸縮縫。

2.4 絕緣配合和與電壓保護(hù)endprint

在110kV智能變電站電氣主回路的設(shè)計(jì)中，需要做好絕緣配合與電壓保護(hù)工作。

（1）絕緣配合

110kV智能變電站中，如果基準(zhǔn)選擇為避雷器雷電沖擊10kA殘壓，配合系數(shù)需大于1.4，那么其中各設(shè)備的絕緣水平可如表1所示。

如表1所示，在選擇和設(shè)計(jì)各種電氣設(shè)備時(shí)，需要嚴(yán)格遵循要求，而為了防止雷擊，在110kV避雷器中可以安裝GIS內(nèi)部的氧化鋅避雷器，依照B11032-2000《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器》和DL/T801-2002《交流電力系統(tǒng)金屬氧化物避雷器使用導(dǎo)則》完成型號(hào)的選擇工作。其額定電壓有效值為102kV，最大持續(xù)運(yùn)行電壓有效值為79.6kV，操作沖擊殘壓峰值為226kV，8/20？滋s沖擊電壓，10kA殘壓峰值為266kV，1？滋s陡坡沖壓，5kA殘壓峰值為297kV。

（2）電壓保護(hù)

在設(shè)計(jì)110kV配電裝置雷電過(guò)電壓保護(hù)時(shí)，需要符合DL/T620-1997《交流電氣裝置的電壓保護(hù)和絕緣配合》中的規(guī)定，即在110kV無(wú)電纜段GIS變電站，需要將金屬氧化物避雷器安裝在架空線路和GIS套管的連接處，對(duì)此，在實(shí)際工程中，應(yīng)該將氧化鋅避雷器安裝在110kV進(jìn)線側(cè)。在智能變電站電氣主回路設(shè)計(jì)中，此類(lèi)氧化鋅避雷器在防雷方面能夠取得較好的效果，而在110kV母線上，可以不用安裝避雷器。變壓器和氧化鋅避雷器之間的距離不應(yīng)該大于130m，因此，在變壓器一端也不用再次安裝避雷器。而在電纜進(jìn)線的時(shí)候，應(yīng)該將氧化鋅避雷器安裝在母線上。以此來(lái)完成雷電過(guò)電壓的保護(hù)功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，依照110kV智能變電站的建設(shè)規(guī)模及建筑主體可以完成主接線的選擇工作，參照國(guó)家規(guī)定，可以對(duì)整個(gè)電氣回路的裝置進(jìn)行布置、完成變電所、雷電絕緣等多方面的設(shè)計(jì)工作，進(jìn)而完成110kV智能變電站電氣回路的總體設(shè)計(jì)工作，讓其運(yùn)行的平穩(wěn)性、可靠性得到保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王源.110kV智能變電站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)初探[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，

2016，11：151-152.

[2]沈毓，宋同，徐偉明.110kV智能變電站模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2017，35（02）：63-66.

[3]王萍.關(guān)于變電站電氣設(shè)計(jì)方案的幾點(diǎn)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（29）：146.endprint