10kV配電站電氣系統(tǒng)設(shè)計

王志強(qiáng)

(吉林撫松水電股份有限公司，吉林 白山 134500)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前生產(chǎn)生活離不開電力的支持，尤其是10kV電力系統(tǒng)尤為重要，是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要保障。科學(xué)、合理的設(shè)計10kV配電站電氣系統(tǒng)，對保障10kV配電站運行具有重要作用。

1 10kV配電站電氣系統(tǒng)方案

1.1 10kV配電站開放式中型電氣系統(tǒng)方案

10kV配電站開放式中型電氣系統(tǒng)在占地面積上有一定要求，一般根據(jù)配電站開關(guān)系統(tǒng)的大小來加以明確，出線多采用電纜及架空線纜的方式，不僅能夠確保開放式中型電氣系統(tǒng)的正常運行，同時也極大降低了10kV配電站電氣系統(tǒng)的占地面積。其中電纜出線模式中需要針對配電裝置開關(guān)站發(fā)電機(jī)情況加以設(shè)置，此種形式的后期維護(hù)要求較高，維護(hù)人員需要掌握高壓配電裝置的實際情況，針對開關(guān)站具體應(yīng)用模式加以分析，從而進(jìn)行故障判斷及日常運行數(shù)據(jù)信息的記錄。架空出現(xiàn)模式其維護(hù)相對簡單，占地面積較小，但在工程施工中，需要建立鐵塔以架空線纜，其先期建設(shè)所需資金較多。上述兩種開放式中型電氣系統(tǒng)需根據(jù)10kV配電站的實際需求及預(yù)算加以選擇。

1.2 10kV配電站GIS電氣系統(tǒng)方案

GIS電氣系統(tǒng)方案與開放式中型電氣系統(tǒng)類似，其出現(xiàn)也是采用電纜及架空線纜兩種形式。與開放式中型電氣系統(tǒng)不同的是，GIS電氣系統(tǒng)電纜出線模式需通過GIS設(shè)備與出線設(shè)備相連，并需負(fù)荷隔離開關(guān)、避雷器等電氣設(shè)備，上述設(shè)備在運行中極易出現(xiàn)運行諧波，電氣設(shè)備之間容易出現(xiàn)交互式影響，也會污染變電網(wǎng)，一般多采用穩(wěn)定直流電及濾波器加以完善。架空線纜出現(xiàn)模式同樣依靠GIS設(shè)備進(jìn)行出現(xiàn)，并將線纜敷設(shè)與鐵塔之上，但與開放式中型電氣系統(tǒng)有所不同，GIS電氣系統(tǒng)出現(xiàn)所需線纜及鐵塔數(shù)量較少，布局比較緊密，因此，在性價比上具有較高的優(yōu)勢，其后期維護(hù)工作也相對比較簡單。

根據(jù)對以上兩種方式技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性加以分析，GIS電氣系統(tǒng)的性價比及后期維護(hù)費用與技術(shù)水平較低，其適用性水平較高。同時，GIS電氣系統(tǒng)的故障率較低，尤其是外部絕緣故障比例極低，在10kV配電站運行中極少出現(xiàn)絕緣性故障。雖然在前期建設(shè)過程中投入費用較高，但在10kV配電站出現(xiàn)故障后，通過GIS電氣系統(tǒng)維修費用比較低，各項損失情況較輕。鑒于此，當(dāng)前10kV配電站電氣系統(tǒng)多采用GIS模式，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和便捷性。

2 10kV配電站電氣系統(tǒng)設(shè)計

2.1 10kV配電站電氣系統(tǒng)方面

在10kV配電站電氣系統(tǒng)設(shè)計方面，需要針對進(jìn)線及出線回路數(shù)量進(jìn)行設(shè)計，一般根據(jù)配電站實際情況分析，10kV配電站多采用16回進(jìn)線，其進(jìn)線端通過內(nèi)橋進(jìn)行接線安裝，而出線則需采用母線加以分段式連接。相對110kV配電站而言，10kV配電站系統(tǒng)較為簡單，只需通過變電站層面及間隔層面加以構(gòu)建。

其一，變電站層面系統(tǒng)設(shè)計方面。(1)10kV配電站監(jiān)控終端上位機(jī)，上位機(jī)需要針對底層設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，通過設(shè)備傳感器收集系統(tǒng)內(nèi)各項狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，并對系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備實時情況加以檢測。同時，10kV配電站上位機(jī)還需滿足數(shù)據(jù)信息的實時圖形化展示，并確保其在正常狀態(tài)下運行，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)超限情況，10kV配電站上位機(jī)需要對其報警，以提醒管理人員針對10kV配電站超限現(xiàn)象進(jìn)行處理。(2)10kV配電站工程師站，在10kV配電站電氣系統(tǒng)之中，需要在每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中設(shè)計工程師站，工程師站主要功能是針對系統(tǒng)加以維護(hù)，通常顯示在每一個系統(tǒng)節(jié)點之中。工程師站節(jié)點設(shè)置情況是確保整個10kV配電站正常運行和日常維護(hù)的重要組成部分，因此，在系統(tǒng)設(shè)計中，需要針對變電站層面系統(tǒng)各個節(jié)點加以分析，以保障10kV配電站工程師站能夠全方面覆蓋整個系統(tǒng)之中。(3)10kV配電站通信管理機(jī)，其主要功能是針對網(wǎng)絡(luò)終端與上位機(jī)之間進(jìn)行信息及數(shù)據(jù)通信的轉(zhuǎn)換，一般包含信息規(guī)約及格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。換言之，通信管理機(jī)就是一臺調(diào)度管理機(jī)，將10kV配電站變電站層面各個終端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備聯(lián)系起來。另外，通信管理機(jī)可以實現(xiàn)通信調(diào)度與轉(zhuǎn)換，其調(diào)度和轉(zhuǎn)換根據(jù)所設(shè)置的權(quán)重值，進(jìn)而保證整個10kV配電站變電站層面設(shè)備間通信的暢通。(4)10kV配電站線纜設(shè)備，在配電站變電站層面的各個設(shè)備之間，線纜質(zhì)量是確保各項設(shè)備通信順暢的首要保障，需根據(jù)變電站層面的實際情況選擇線纜規(guī)格，從而保證通信信號能夠通過線纜順利傳輸。

其二，10kV配電站間隔層面。間隔層面分布在各個電氣設(shè)備之中，通過間隔層面將各個電氣設(shè)備相互之間保持隔離，從而避免電氣設(shè)備之間相互影響和干擾。因此，合理應(yīng)用間隔層是確保各個電氣設(shè)備正常運營型的首要保障，在確保電氣設(shè)備彼此隔離的基礎(chǔ)之上，還需控制設(shè)備間信號彼此相連，從而形成鏈路斷開、信號相連的設(shè)施連接形式，以促使電氣設(shè)備高效運行。一般情況下10kV配電站間隔層多以單片機(jī)系統(tǒng)作為隔離層，也就是常見的16位PIC系統(tǒng)，通常ROM用于10kV配電站間隔層面輸入通道，而RAM則用于輸出通道器件。將單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于電氣隔離的同時，還需保證電氣設(shè)備之間信號得以相互傳輸，另外，10kV配電站電氣設(shè)備之間的隔離層面需滿足繼電保護(hù)及變壓器的實時檢測，并針對系統(tǒng)加以保護(hù)。由此可見，間隔層面是10kV配電站系統(tǒng)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計師應(yīng)根據(jù)配電站實際情況及功能需要加以設(shè)計，并針對不同的電氣設(shè)備進(jìn)行差異化處理，從而滿足10kV配電站安全、合理運行的需求。

2.2 10kV配電站電氣保護(hù)方面

10kV配電站電氣保護(hù)系統(tǒng)主要分為三個組成部分，分別是母線保護(hù)、旁路保護(hù)及電源保護(hù)。其中，母線保護(hù)最為重要，在10kV配電站之中，只有確保母線在科學(xué)、全面的保護(hù)下工作，才能滿足整個系統(tǒng)的正常運行。一般情況下，10kV配電站多采用分布式母線模式，此種，模式中，母線保護(hù)系統(tǒng)針對包含隔離保護(hù)及中央保護(hù)兩部分實現(xiàn)對整個配電站母線的管理，隔離保護(hù)是將信號傳輸鏈路階段，避免母線之間及母線和設(shè)備之間的相互干擾。中央保護(hù)是針對配電站母線下設(shè)的子單元進(jìn)行保護(hù)與協(xié)調(diào)，一旦各個子單元在運行中出現(xiàn)問題，中央保護(hù)系統(tǒng)立即下達(dá)跳閘命令，從而保護(hù)母線及其他子單元的正常運行，以保障整個10kV配電站的科學(xué)運行。

3 結(jié)束語

綜上所述，10kV配電站電氣系統(tǒng)主流設(shè)計模式包含開放式中型電氣系統(tǒng)與GIS電氣系統(tǒng)，兩者之間各具優(yōu)勢，但由于GIS電氣系統(tǒng)的性價比較高，后期維護(hù)相對簡單。因此，當(dāng)前大部分10kV配電站多采用GIS系統(tǒng)，在GIS系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)根據(jù)實際情況判斷配電站各項需求，并降低電器元件諧波情況，以確保10kV配電站正常運行。

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