新一代智能變電站電氣主接線優(yōu)化研究

司澤宣

【摘 ?要】本文從主接線的設(shè)計(jì)原則及變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，供電可靠性、主變臺(tái)數(shù)、運(yùn)行檢修靈活性、經(jīng)濟(jì)性及近、遠(yuǎn)期規(guī)?？蓴U(kuò)展性及經(jīng)濟(jì)性等方面，并結(jié)合通用設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)備化、全壽命周期等論述了智能化變電站電氣主接線的形式。同時(shí)結(jié)合鄭州某智能變電站建設(shè)，優(yōu)化設(shè)備配置，用電子式組合互感器代替常規(guī)互感器，優(yōu)化主進(jìn)間隔快速接地為普通接地，優(yōu)化避雷器配置，取消母線設(shè)備間隔，優(yōu)化線路變壓器組間隔內(nèi)隔離開關(guān)，取消110kV變壓器側(cè)隔離開關(guān)。

【關(guān)鍵詞】智能變電站主接線優(yōu)化

1前言

電氣主接線是電力系統(tǒng)構(gòu)成的重要環(huán)節(jié)，規(guī)劃和設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到電網(wǎng)供電可靠性和電網(wǎng)運(yùn)行方式的靈活性。所以，主接線也是變電所電氣設(shè)計(jì)時(shí)首要考慮的問題，其方案的擬定對(duì)整個(gè)變電站設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用，其形式與電力系統(tǒng)整體及變電所的運(yùn)行可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。所以，電氣主接線設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問題，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展要求，著重分析變電站在系統(tǒng)中所處的地位、性質(zhì)、規(guī)模及電氣設(shè)備特點(diǎn)等，做出符合實(shí)際需要的經(jīng)濟(jì)合理的電氣主接線。

2電氣主接線設(shè)計(jì)原則

2.1變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用

變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。電力系統(tǒng)中的變電所根據(jù)其所在電力系統(tǒng)中的地位和作用分為樞紐變電所、地區(qū)變電所、一般變電所三種類型。由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)其電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。

2.2近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模對(duì)電氣主接線的影響

變電所電氣主接線是指高壓電氣設(shè)備通過連線組成的接受或者分配電能的電路。變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)5～10年電力發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。根據(jù)負(fù)荷的大小、分布、增長(zhǎng)速度，根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源數(shù)和出線回路數(shù)。

2.3負(fù)荷重要性對(duì)電源的要求

負(fù)荷根據(jù)其重要性可分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷，每個(gè)級(jí)別根據(jù)其重要性對(duì)電源的要求不同。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電;對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電;三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。負(fù)荷的重要性不同對(duì)電氣主接線的形式要求也不同。

2.4系統(tǒng)對(duì)電氣主接線的影響

設(shè)計(jì)主接線時(shí)，首要考慮初期及最終變電所接入系統(tǒng)的方式，系統(tǒng)推薦的初期和最終主接線方案。

變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)5～10 年電力發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。根據(jù)負(fù)荷的大小、分布、增長(zhǎng)速度，根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。

2.5主變臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的影響

變電所主變的臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。傳輸容量不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也不同。

2.6系統(tǒng)備用容量對(duì)電氣主接線的影響

系統(tǒng)備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)事故斷開，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所的70%的全部負(fù)荷。

3電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求

3.1供電可靠性

供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷供電。評(píng)價(jià)電氣主接線可靠性的標(biāo)志：一是斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電;二是線路或母線發(fā)生故障時(shí)應(yīng)盡量減少線路的停運(yùn)回路數(shù)和主變的停運(yùn)臺(tái)數(shù)，盡量保證對(duì)重要用戶的供電;三是盡量避免變電站全部停運(yùn)的可能性。

3.2調(diào)度運(yùn)行、檢修靈活性

調(diào)度運(yùn)行中應(yīng)可以靈活的投入和切除變壓器和線路，滿足系統(tǒng)在事故、檢修以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行要求，實(shí)現(xiàn)變電站的無人值班;檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線和繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。

3.3適應(yīng)性和可擴(kuò)展性

能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平的變化，滿足供電需求。擴(kuò)建時(shí)，可以適應(yīng)從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。

3.4經(jīng)濟(jì)性

主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，要求做到經(jīng)濟(jì)合理。

一是投資省。即變電站的建筑工程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、安裝工程費(fèi)和其他費(fèi)用應(yīng)節(jié)省，采用不同的接線方式，其投資具有明顯的不同。

二是占地面積小。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造條件，采用不同的接線方式，配電裝置占地面積有很大的區(qū)別。

三是能量損失小。

3.5堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)和智能電網(wǎng)對(duì)主接線的要求

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)既是國(guó)網(wǎng)公司的目標(biāo)，也是社會(huì)生產(chǎn)、生活的實(shí)際需要。從這一方面，也要求主接線具有可靠性和靈活性。

智能電網(wǎng)理念的推出，必將對(duì)變電站的設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。變電站無人化、智能化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，電氣主接線將為這一技術(shù)的全面實(shí)施創(chuàng)造更為有利的條件。

3.6設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)主接線的要求

隨著電網(wǎng)管理的精益化及標(biāo)準(zhǔn)化的深入，“兩型一化”、“三通一標(biāo)”這些管理層次的要求也將對(duì)變電站的設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大影響。

這些也影響到變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)。根據(jù)通用設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化的要求，同類型變電站采用相同類型的電氣主接線。實(shí)現(xiàn)電氣主接線的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，將有利于系統(tǒng)運(yùn)行管理和設(shè)備檢修。

3.7全壽命周期設(shè)計(jì)理念對(duì)電氣主接線的要求

電氣主接線應(yīng)按照變電站全壽命周期管理中可靠性、安全性、易維護(hù)性、可擴(kuò)展性、節(jié)約環(huán)保性、全壽命周期成本最優(yōu)設(shè)計(jì)的要求，并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求確定。

電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中的可靠性，并盡量采用可靠性高的電氣設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)可靠性和安全性設(shè)計(jì)。電氣主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)易維護(hù)性設(shè)計(jì)要求，保證在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。電氣主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)要求，確保變電站擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入變壓器或線路而互不干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。電氣主接線在滿足初期運(yùn)行及過渡擴(kuò)建過程中變電站的可靠性、安全性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求前提下，應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省一次設(shè)備和二次設(shè)備，同時(shí)減少占地面積，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約環(huán)保性設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

變電所的主接線形式和接入系統(tǒng)方式的確定是項(xiàng)綜合性、科學(xué)性很強(qiáng)的工作，是關(guān)系到整個(gè)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是否合理、有效的兩個(gè)關(guān)鍵性因素。因此，一定要經(jīng)過充分論證，通盤考慮。在此基礎(chǔ)上，充分考慮變電站的全壽命周期成本最優(yōu)，盡量簡(jiǎn)化接線，合理布局，以提高系統(tǒng)的供電可靠性，達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

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[3]Q/GDW393-2009 《110（66）kV～220kV智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）