110kV變電站的電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)研究

張勃

摘要：110kV變電站在電力行業(yè)的發(fā)展中承擔(dān)著重要的作用，但是在具體的應(yīng)用中，常常受到各方面內(nèi)外部因素的影響，導(dǎo)致其正常使用受到影響，降低了變電站的可靠運(yùn)行，影響了其功能發(fā)揮。基于此，在110kV變電站的設(shè)計(jì)上，需要充分考慮各方面的要素，使得在輸配電過程中，變電站可以充分進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)與分配，滿足人們生產(chǎn)生活各方面的用電需求。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;電氣設(shè)計(jì);防雷保護(hù)

前言

變電站將發(fā)電廠發(fā)出的電能升壓后，輸送到高壓電網(wǎng)中，以便于電能輸送，然后再將電壓降低成可供用戶使用的電壓，起著變換和分配電能的作用。變電站作為維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行不可缺少的重要設(shè)施，對(duì)電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重大的影響。鑒于變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中的重要作用，對(duì)于變電站的科學(xué)合理設(shè)計(jì)非常重要，尤其是變壓器等設(shè)備的型號(hào)以及數(shù)量必須科學(xué)規(guī)劃，選用合適的電氣主接線設(shè)計(jì)，以達(dá)到國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1主變壓器選擇

1.1臺(tái)數(shù)的確定

（1）對(duì)于不同的用電客戶，需要選用的變壓器數(shù)量也存在差異，其中一些重要的用戶，斷電會(huì)給他們帶來十分嚴(yán)重的后果，比如人身傷亡、設(shè)備損壞等，因此這樣的變電站應(yīng)該采用兩臺(tái)變壓器。

（2）變電站運(yùn)行期間總會(huì)由于一些原因?qū)е伦冸娬緹o法正常供電，另外，為了保證設(shè)備運(yùn)行安全、提高供電可靠性，需要定期對(duì)變壓器等設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與檢修，當(dāng)對(duì)變電站其中一臺(tái)變壓器進(jìn)行這些工作的時(shí)候，需要保證用戶的正常供電。對(duì)于一些不重要的負(fù)荷，停電不會(huì)造成太大影響的地區(qū)，可以只裝設(shè)一臺(tái)變壓器，但是必須在低壓側(cè)敷設(shè)有與其他變電站相連接的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。

（3）地區(qū)溫度變化比較大，不同的季節(jié)用電量存在著很大差異，并且在農(nóng)村地區(qū)存在著春節(jié)期間負(fù)荷暴漲的情況，變電站宜安裝兩臺(tái)變壓器。

1.2主變壓器調(diào)壓方式選擇

主變壓器的調(diào)壓方式通?？梢詣澐殖蔀閮煞N：不帶電進(jìn)行切換，也稱為無勵(lì)磁調(diào)節(jié)，分接頭少;帶電進(jìn)行切換，也稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)30%，且分接頭可在帶負(fù)載的情況下調(diào)節(jié)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴?？紤]到實(shí)際變電站的電壓波動(dòng)問題，本設(shè)計(jì)采用有載調(diào)壓方式。

1.3繞組數(shù)量及其連接形式的確定

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)下面兩種情況時(shí)主變壓器最好是采用三繞組變壓器：當(dāng)變電站內(nèi)部存在三種電壓時(shí)，通過主變壓器各側(cè)繞組的功率若超過此變壓器容量的15%;低壓側(cè)不存在負(fù)荷，但要求在變電站中安裝無功補(bǔ)償設(shè)施。

2電氣主接線設(shè)計(jì)

（1）在可以滿足工作需要的情況下，變電站高壓側(cè)的接線方式應(yīng)盡可能減少斷路器的使用數(shù)量。

（2）如果35～110KV線路超過兩回，應(yīng)采取擴(kuò)大橋形，單母線或分段單母線的接線。如果35～63KV線路超過8回，可以選擇雙母線的接線方式。

（3）35～110KV主接線采用上述三種接線方式時(shí)，若不能夠進(jìn)行停電檢修斷路器，則應(yīng)設(shè)置旁路設(shè)施。

（4）如果存在旁路母線，連接母聯(lián)斷路器或者分段斷路器是最好的選擇，因?yàn)榭梢詫⑵浼孀髋月窋嗦菲鳌?duì)于主變壓器35～110KV回路中的斷路器，如果選擇的是SF6斷路器的接線方式，那么不應(yīng)該設(shè)置旁路設(shè)施。

（5）如果變電站內(nèi)部安裝有兩臺(tái)主變壓器，分段單母線的接線方式是6～10KV側(cè)的首要選擇，當(dāng)線路超過12回時(shí)也可以選擇雙母線的接線方式，若不能停電檢修斷路器，則可以結(jié)合具體情況安裝旁路設(shè)施;但若6～35KV配電設(shè)施選擇的是手車式高壓開關(guān)柜，則不應(yīng)安裝旁路設(shè)施。

3短路電流的計(jì)算步驟

在工程實(shí)踐中，通常采用下述步驟計(jì)算短路電流：合理確定基準(zhǔn)容量和電壓，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化為標(biāo)幺值;繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖;確定需要進(jìn)行計(jì)算的短路位置;根據(jù)確定的短路計(jì)算點(diǎn)對(duì)等值網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化，對(duì)組合阻抗進(jìn)行計(jì)算;基于實(shí)用曲線實(shí)現(xiàn)短路電流的計(jì)算。

4110kV變電站的防雷保護(hù)

4.1變電站的進(jìn)線保護(hù)

110kV變電站在進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，需要充分考慮變電站的運(yùn)行與使用情況，隨后再加以限制雷電電流流經(jīng)避雷器的幅值與雷電波陡度等。當(dāng)在實(shí)際的使用中，線路存在過電壓現(xiàn)象，此種情況下，幅值為線路絕緣的50%的沖擊閃絡(luò)電壓行波向變電所運(yùn)動(dòng)，而對(duì)于沖擊耐壓而言，其線路中的電流幅值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變站站設(shè)備。在這種情況下，變電站的防雷設(shè)計(jì)主要是要在距離變電站僅限位置較近的線路中安裝相應(yīng)的避雷線。如果沒有使用避雷線，就會(huì)導(dǎo)致當(dāng)變電站進(jìn)線在雷擊作用下，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值、陡度等就會(huì)超過線路本身的承受極限，進(jìn)而導(dǎo)致線路的損毀等。

4.2接地屏蔽技術(shù)

就變電站的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)而言，其中還包含了接地屏蔽技術(shù)。電力系統(tǒng)一般包含了保護(hù)接地、防雷接地與工作接地三種。防雷接地設(shè)計(jì)中，通過對(duì)各種接地極的使用，實(shí)現(xiàn)了雷電流的釋放，進(jìn)而保障了相關(guān)的電氣設(shè)備的安全與可靠運(yùn)行。電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中包含的電氣設(shè)備、儀器較多，這些設(shè)備與儀器都需要進(jìn)行必要的接地設(shè)計(jì)。防雷接地設(shè)計(jì)中，防雷接地以下線路的布線直接決定了其整體的防雷設(shè)計(jì)效果。雷電流通過接地系統(tǒng)中的接地極進(jìn)入大地中，一旦接地附近的土壤中存在較大密度的電流時(shí)，就會(huì)被擊穿，在這種情況下，接地極附近的土壤導(dǎo)電性大幅提高，可以成為良好的導(dǎo)體。雷電流等的頻率較高，這種特性就決定了其在接地電感中的影響較大，進(jìn)而使得相關(guān)的接地體不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。屏蔽可以避免外界其他因素對(duì)本身電磁場(chǎng)輻射等的干擾，在一定程度上避免了特定的制定空間內(nèi)外部靜電感應(yīng)所造成的不利影響。建筑物的屏蔽主要是利用建筑物與金屬結(jié)構(gòu)的連接來形成初級(jí)屏蔽網(wǎng)的，抵御了外部電磁的干擾因素。

結(jié)束語

110kV變電站在電網(wǎng)運(yùn)行中起到了重要的作用。基于此，需要在變電站的電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)中充分考慮各方面的因素，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，使得這些設(shè)計(jì)方案可以在變電站的運(yùn)行中發(fā)揮重要的作用，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性，發(fā)揮最好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：五家渠京能新能源有限責(zé)任公司）