淺談變電站電氣設(shè)計(jì)

文/李燕華、龐立寧 中國(guó)核電工程有限公司河北分公司 河北石家莊 050000

1、電氣主接線概述分析

一般按城市變電站在系統(tǒng)中的地位、規(guī)劃容量、線路和變壓器連接元件總數(shù)等條件來(lái)確定主接線方案。若建設(shè)終端變電站110kV配電裝置可考慮采用線路變壓器組接線。按終期3×50 MVA主變考慮。10kV側(cè)按單母線四分段，每段母線帶12-13回出線，若建設(shè)樞紐變電站，110kV出線終期可按4-6回來(lái)考慮，單母線分段接線。主變?nèi)萘堪唇K期4×50 MVA設(shè)置。10kV側(cè)按單母線四分段，每段母線帶13-14回出線，以保證供電可靠性。

2、變電站電氣設(shè)計(jì)的原則分析

在城市電網(wǎng)建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)解決城市變電站的建設(shè)問(wèn)題。而建設(shè)城市變電站應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則是：足夠的變電容量以滿(mǎn)足供電區(qū)域內(nèi)中長(zhǎng)期規(guī)劃預(yù)測(cè)的負(fù)荷要求；可靠靈活的主接線方式；結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積小；主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低；自動(dòng)化程度高，通信誤碼率低，可靠性高。

因此，根據(jù)以上原則，選擇220kV作為城市電源點(diǎn)，進(jìn)而能夠充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對(duì)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。220kV城市變電站是解決城市供電矛盾的一個(gè)有效措施，同時(shí)也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。

3、配電裝置設(shè)計(jì)

3.1 220kV配電裝置及主變

220kV配電裝置選擇室內(nèi)布置，采用傳統(tǒng)的獨(dú)立電器，相間距離3.5m，依次為電纜頭、單側(cè)帶接地刀的線路閘刀、單斷口六氟化硫斷路器、氧化鋅避雷器．最后接主變。斷路器與線路閘刀之間留作通道，作為檢修運(yùn)輸通道。

主變壓器的選擇對(duì)城市變電站具有特殊的要求。體積小、噪音低、阻燃性好、可靠性高，是選擇變壓器要突出考慮的性能。220kV配電裝置與主變共處一室，主要是防噪聲。變壓器可采用低噪聲強(qiáng)油風(fēng)冷，散熱器分體安裝于室外。

3.2 110kV配電裝置

110kV配電裝置采用三相共箱式結(jié)構(gòu)的全封閉六氟化硫絕緣的組合電器，選擇GIS戶(hù)內(nèi)布置，這是在國(guó)內(nèi)城市變電站設(shè)備選型中常用的做法。GIS的結(jié)構(gòu)為緊湊型三相共箱式，三相導(dǎo)體共面布置，所有開(kāi)關(guān)設(shè)備均采用了彈簧/電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，由1臺(tái)機(jī)構(gòu)操作，三相聯(lián)動(dòng)。由于無(wú)需壓縮空氣供給系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)油化、無(wú)氣化。

4、變電站的二次配置設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段我國(guó)的大部分變電站都為無(wú)人值班模式，電氣設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)這種狀況進(jìn)行系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化設(shè)計(jì)。主要包括：

4.1 變電站層配置

變電站層配置主要采用分布式、開(kāi)放式的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)組態(tài)完成變電站內(nèi)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和控制，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的信息進(jìn)行記錄和自動(dòng)化分析以及站級(jí)安防。變電站層配置需要的設(shè)備主要包括中央信息處理系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)、路由器、GPS授時(shí)系統(tǒng)、打印機(jī)等。變電站在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量信息和數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的記錄和分析，判斷變電站內(nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)，然后對(duì)調(diào)度端或監(jiān)控主站發(fā)送相應(yīng)的控制命令。調(diào)度端通過(guò)自動(dòng)化的調(diào)度通訊系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。

4.2 間隔層配置

電氣設(shè)計(jì)人員根據(jù)間隔分布式的原則進(jìn)行間隔層的配置。對(duì)于相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行集中組屏或分布式安裝。變電站各個(gè)間隔層設(shè)備是相互獨(dú)立的，通過(guò)相應(yīng)的通信網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)互通，設(shè)備與變電站層的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高效的通信。間隔層配置所需的設(shè)備主要包括設(shè)備原件保護(hù)及測(cè)控設(shè)備和自動(dòng)裝置。自動(dòng)裝置主要由小電流接地選線裝置和電壓并列和監(jiān)測(cè)設(shè)備等組成。

5、變電站電氣設(shè)計(jì)中限流措施的應(yīng)用分析

5.1 實(shí)現(xiàn)變壓器運(yùn)行的分列性

以10kV電壓等級(jí)變電站為例，采取母線分段運(yùn)行的模式，確保母線線路短路電流僅流經(jīng)一臺(tái)主變壓器設(shè)備，從而達(dá)到降低母線線路所對(duì)應(yīng)短路電流值的目的。但，在此種方案的作用之下，可能會(huì)出現(xiàn)這樣一種問(wèn)題，即在變電站運(yùn)行系統(tǒng)某臺(tái)變壓器設(shè)備表現(xiàn)出運(yùn)行故障的情況下，在分段斷路器設(shè)備接通作業(yè)之前，母線線路就需要切換至停止供電狀態(tài)。但，可通過(guò)引入自投裝置的方式，妥善解決該問(wèn)題。

5.2 裝設(shè)相應(yīng)的電抗器裝置

在變電站電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)將串聯(lián)型電抗器裝置引入低壓回路運(yùn)行系統(tǒng)中的方式，能夠顯著降低系統(tǒng)低壓一側(cè)位置的短路電流參數(shù)，確保將其控制在可接受的范圍之內(nèi)。但若一味的采取此種方案，可能會(huì)導(dǎo)致變電站配電樓的建筑面積有所提升，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性效益不夠突出。

5.3 選取具有高阻抗特性的變壓器設(shè)備

通過(guò)引入高阻抗變壓器設(shè)備的方式，使整個(gè)變電站系統(tǒng)短路線路的電流水平有所提升，進(jìn)而防止周邊通信線路受到饋電線路的干擾影響，但在初始投資費(fèi)用方面的缺陷卻是不可避免的。因此，需要加大對(duì)高阻抗性變壓器設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)的研究工作，加大技術(shù)攻關(guān)，不斷降低設(shè)備投入費(fèi)用，以提高該項(xiàng)限流措施應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性水平。

5.4 在變電站電氣設(shè)計(jì)中裝設(shè)相應(yīng)的出線電抗器裝置

對(duì)于短路電流較大的實(shí)際情況，且上述三類(lèi)限流措施應(yīng)用無(wú)法滿(mǎn)足降低短路電力要求的情況下，就需要通過(guò)于出線一側(cè)位置裝設(shè)出線電抗器裝置的方式，實(shí)現(xiàn)控制短路電流的目的。但此種限流方案下要求變電站為其設(shè)置兩層層高的配電樓，且在接線方案下的資金投入較高，因此在變電站電氣設(shè)計(jì)的實(shí)際工作中，需要結(jié)合具體情況，加以靈活應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)：

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)不斷發(fā)展，對(duì)于電力需求在不斷的增長(zhǎng)。面對(duì)快速增長(zhǎng)的供電需求，建立滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)的供電要求的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的供電網(wǎng)絡(luò)，是電力工作者的重要工作內(nèi)容。變電站作為供電網(wǎng)絡(luò)中的重要環(huán)節(jié)，做好變電站的電氣設(shè)計(jì)作是擴(kuò)建供電電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)。