變電站中的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于電力供應(yīng)的要求也逐漸提升。變電站作為電力輸送網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其所應(yīng)用的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)水平對(duì)于電力能源供應(yīng)的安全性與穩(wěn)定性存在直接影響。本文將對(duì)于變電站中幾種主要電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)的進(jìn)行探究，以為相關(guān)工作的進(jìn)行提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣設(shè)備；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0042-02

引 言

變電站是當(dāng)今電力輸送網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，其主要職責(zé)是在電力輸送的過(guò)程中，對(duì)于電力能源進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)、電能匯集分配的功能。變電站中主要的電氣設(shè)備包括變壓器、線路開(kāi)關(guān)以及母線等。對(duì)于電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化提升，對(duì)于保證電力輸送的安全性與穩(wěn)定性具有重要推動(dòng)作用。本文講主要就110kV變電站的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1 變電站中平面設(shè)計(jì)與安全設(shè)計(jì)分析

在對(duì)變電站電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先需要對(duì)于國(guó)家的相關(guān)政策進(jìn)行了解掌握，其中尤其是應(yīng)該充分明確國(guó)家對(duì)于變電站電氣設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)用的相關(guān)規(guī)定。所以在對(duì)變電站電氣設(shè)備進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，一方面，應(yīng)該大膽應(yīng)用新技術(shù)新材料，以滿足當(dāng)今電力行業(yè)迅速發(fā)展的實(shí)際需求；另一方面，在進(jìn)行電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，更加應(yīng)該注重電氣設(shè)備在投入實(shí)際運(yùn)行后的穩(wěn)定性與安全性。在進(jìn)行變電站的平面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)于建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行前期的現(xiàn)場(chǎng)勘查，以能夠最大限度結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行變電站的整體設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，對(duì)于變電站電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)改造的過(guò)程中，還應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際經(jīng)濟(jì)狀況，對(duì)于電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)用成本進(jìn)行相應(yīng)控制。

由于變電站的電氣設(shè)備在使用過(guò)程中，比較容易受到雷擊等自然災(zāi)害的影響，所以在進(jìn)行變電站的電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該安全設(shè)計(jì)的元素考慮在內(nèi)。首先在變電站輸電線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)于接地方式的選擇進(jìn)行嚴(yán)格分析。在對(duì)變電站輸電線裝置的設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格遵循接地線裝置的安全原則，將接地線的電阻適當(dāng)降低，這樣能夠避免變電站在遇到雷擊等自然災(zāi)害時(shí)對(duì)于母線等關(guān)鍵電氣設(shè)備造成巨大損傷。一般在實(shí)際施工中，比較普遍使用的接線方式是將接地線的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度適當(dāng)延長(zhǎng)，或者是直接將接地線與電線桿塔進(jìn)行連接。這種設(shè)計(jì)方式能夠在降低電氣設(shè)備維護(hù)難度的基礎(chǔ)上將接電線的電阻有效降低。

2 變電站中各個(gè)主要電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 主變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在現(xiàn)階段變電站電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主變壓器的設(shè)計(jì)一直是其中的重電和難點(diǎn)工作。在進(jìn)行主變壓器的設(shè)計(jì)選擇時(shí)，其采用的形式、容量以及數(shù)量都將直接影響整個(gè)變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)置。此外，在對(duì)主變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不能僅僅滿足目前的供電需求，而是需要滿足一定時(shí)期內(nèi)不斷增長(zhǎng)的電力供應(yīng)需求。在對(duì)主變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)該對(duì)變壓器的電力輸送功率以及回路數(shù)量進(jìn)行整體分析。

對(duì)于110kV的變電站而言，主變壓器在進(jìn)行一定時(shí)間內(nèi)的超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該能夠滿足基本供電需求。此外，當(dāng)一天主變壓器出現(xiàn)故障停止運(yùn)行時(shí)，其他變壓器應(yīng)該能運(yùn)行其正常負(fù)荷的60%以上，這樣才能有效提升電力輸送的可靠性與穩(wěn)定性。所以進(jìn)行主變壓器的設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要考慮其在正常情況下的運(yùn)行需求，還應(yīng)充分考慮其在部分設(shè)備出現(xiàn)故障等特殊情況下的變電站正常運(yùn)行需求[1]。

2.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在進(jìn)行電氣主接線設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)，為了能夠在變電站需要進(jìn)行改造重建時(shí)保證電力供應(yīng)的持續(xù)性與穩(wěn)定性，應(yīng)該注意將主接線線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，以在保證電力正常輸送的基礎(chǔ)上，降低主接線在投入運(yùn)行后的維護(hù)難度。

此外，在進(jìn)行電氣主接線的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該對(duì)于變電站的現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行勘察，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)于主接線以其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。例如在某變電站的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，并結(jié)合當(dāng)?shù)仉娏?yīng)的實(shí)際需要，將原來(lái)的設(shè)計(jì)方案調(diào)整為2臺(tái)31500kVA三相三繞組有載調(diào)壓降壓變壓器；與此同時(shí)，由于變壓器的設(shè)計(jì)出現(xiàn)變化，同時(shí)也將變電站原來(lái)單獨(dú)以110kV電壓出現(xiàn)的方式調(diào)整為以110kV、35kV、10kV三個(gè)電壓等級(jí)出線；其中電氣主接線方式也由原來(lái)的雙母線方式變?yōu)?10kV側(cè)為單母線分段帶旁路接線2回進(jìn)線，2回出線。對(duì)于35kV輸電線的設(shè)計(jì)則改為側(cè)雙母線接線，出線數(shù)量也相應(yīng)增加為8回；而對(duì)于10kV級(jí)出電線的設(shè)計(jì)則改為側(cè)單母線分段帶旁路接線的方式，并且為了保證電力輸送的穩(wěn)定性，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一組專(zhuān)用旁路斷路器，并且將其出線數(shù)量增加為16回，在10kV輸電線上裝設(shè)兩組并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置和兩組站用電變壓器。

2.3 對(duì)于短路電流的計(jì)算及相關(guān)電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)

在對(duì)于變電站母線進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該對(duì)于變電站母線在進(jìn)行電力輸送時(shí)產(chǎn)生的電力阻抗值進(jìn)行精確計(jì)算，此外還應(yīng)對(duì)于母線各側(cè)的短路電流功率進(jìn)行測(cè)算，以為供電站復(fù)雜區(qū)域內(nèi)電力需求的增長(zhǎng)提供一定的預(yù)留空間。對(duì)于母線各側(cè)短路電流計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

而在對(duì)于母線及其相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)選擇時(shí)，應(yīng)該使得電氣設(shè)備的整體設(shè)計(jì)規(guī)格滿足變電站建設(shè)地區(qū)日常供電對(duì)于電氣設(shè)備正常運(yùn)行、檢修維護(hù)工作以及出現(xiàn)短路和電壓過(guò)載時(shí)的正常需求。在對(duì)電力需求總量較低的地區(qū)，可以選用常規(guī)戶外油浸式全密封LCWB6型電流互感器，這種電流互感器的最大特點(diǎn)就是能夠適應(yīng)輸電線路中短時(shí)間內(nèi)劇烈的電壓變化，其對(duì)于電力資源的阻抗值相對(duì)較小，能夠有效提升對(duì)于電力資源的綜合利用效率。此外，由于在其使用過(guò)程中并不需要進(jìn)行復(fù)雜頻繁的維護(hù)作業(yè)，所以其比較適用于對(duì)電力需求總量不大的農(nóng)村地區(qū)。近年來(lái)，在變電站電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)使用中，出現(xiàn)了一種干式高壓電流互感器[2]。這種電流互感器的設(shè)計(jì)原理，是利用干燥的高壓套管與最新的貫穿式電流互感器進(jìn)行有機(jī)組合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于短路電流的感應(yīng)檢測(cè)效果。這種電流互感器的最大特點(diǎn)，就是在其使用過(guò)程中不需要使用油、瓷等傳統(tǒng)電流互感器必須使用的材料，這就使得其解耦股體積相對(duì)小巧，并且不會(huì)發(fā)生燃燒爆炸豐現(xiàn)象。由于這種電流互感器在效率較高的同時(shí)還易于維護(hù)，所以目前已經(jīng)成為變電站電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)項(xiàng)目。

3 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)社會(huì)對(duì)于電力輸送總量與輸送質(zhì)量的要求不斷提升，這就對(duì)于我國(guó)的電力工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。變電站作為當(dāng)今電力輸送網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵組成部分，其所應(yīng)用的電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)水平直接影響著電力資源輸送的穩(wěn)定性與安全性。在進(jìn)行變電站電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅需要對(duì)于變電站的整體布局與安全設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考量，還應(yīng)該對(duì)于各個(gè)主要變電設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，以進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王正華，翟江皞.500kV變電站的節(jié)能設(shè)計(jì)[J].綠色科技，2013（4）：299～333.

[2]鄭 炎.數(shù)字化變電站若干技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)，2012（5）：22～30.

收稿日期：2018-3-25