110kV智能變電站在企業(yè)電網(wǎng)中的設(shè)計及優(yōu)化

鄒雪龍

張家港市港源電力實業(yè)有限公司 江蘇張家港 215637

1 變電站電氣一次設(shè)計

1.1 布置電氣平面

對企業(yè)變電站場地因素進行充分分析，對所址場地的情況進行勘察設(shè)計，制定設(shè)計規(guī)劃，然后設(shè)計變電站電氣一次設(shè)備，最終形成110KV平面布置總體設(shè)計方案。如戶內(nèi)布置和戶外布置的主變形式，設(shè)計中充分考慮主變消防設(shè)備和通風(fēng)措施設(shè)計，此外，在設(shè)計二次設(shè)備的時候，垂直空間中不能設(shè)計電容器，避免電容器干擾計算機設(shè)備，提升電力系統(tǒng)運行安全性和可靠性。

1.2 選擇電氣設(shè)備

完成變電站建筑平面設(shè)計之后，依據(jù)設(shè)計區(qū)域的功能進行劃分，需考慮電流、負荷等參數(shù)。利用主接線方式來對電氣一次設(shè)備額定值進行選擇，通過短路電流計算來校驗核算電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等參數(shù)，并且對設(shè)計原則進行分析，在滿足安全位置、環(huán)境需求以及使用規(guī)范的基礎(chǔ)上設(shè)計設(shè)備體積，通過已確定的系統(tǒng)變電站的運行方式以及供電容量，對企業(yè)變電站的變壓器數(shù)量和進出線建設(shè)規(guī)模進行確定[1]。

1.3 設(shè)計主接線

第一，選擇雙電源形式，主要就是利用I型接線方式進行處理，此外能夠連接其他變電站線路，變壓器連接高壓側(cè)線路，依據(jù)母線分段的方式來處理低壓線路，不需要使用很多高壓設(shè)備，具備靈活、清晰的線路性質(zhì)。實際操作中由于比較少連接高壓設(shè)備，具有相對小的占地面積。高壓側(cè)如果出現(xiàn)故障，如某路電源出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，能夠通用主變壓器，利用繼電保護方式進行自動切換，在符合功率轉(zhuǎn)移規(guī)范的前提下設(shè)計。第二，選擇單母線形式，這種設(shè)計方式主要包括兩種電源進線方式，一路作為主供、一路作為備供，依據(jù)單母線方式連接高壓線路，以便能夠穩(wěn)定安全地運行供電系統(tǒng)。如果主供電源出現(xiàn)故障，利用備供線路連接兩段母線來對系統(tǒng)進行供電恢復(fù)。實際操作中此形式接線應(yīng)用備用電源接線，具有成本較高和工藝復(fù)雜的的特點，適合應(yīng)用在城市供電網(wǎng)中高功率轉(zhuǎn)移、大電需求的場合中。第三，選擇內(nèi)橋連接形式，這種技術(shù)能夠在電網(wǎng)中接入兩路接線，系統(tǒng)中接入高壓線內(nèi)橋，有機結(jié)合低壓線，以便形成四回路供電系統(tǒng)，斷路器保護系統(tǒng)不需要過多，因為系統(tǒng)中存在多回路，降低系統(tǒng)靈活性，出現(xiàn)復(fù)雜的運行程序，如果變壓器故障，存在兩個以上斷路器，對故障線路進行切斷，適合用在頻繁操作的線路中[2]。

1.4 防雷及過電壓保護裝置設(shè)計

避雷器是一種保護電器，用來保護配電變壓器，電站和變電所等電器設(shè)備的絕緣免受大氣過電壓或某些操作過電壓的危害。大氣過電壓由雷擊或靜電感應(yīng)產(chǎn)生；操作過電壓一般是由于電力系統(tǒng)的運行情況發(fā)生突變而產(chǎn)生電磁振蕩所致。避雷器有兩種：①閥型避雷器按其結(jié)構(gòu)的不同，又分為普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器；②管型避雷器，利用絕緣管內(nèi)間隙中的電弧所產(chǎn)生的氣體把電弧吹滅。用于線路作為防雷保護。閥型避雷器應(yīng)按下列條件選擇：①額定電壓：避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致。②滅弧電壓：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現(xiàn)的最大的導(dǎo)線對地電壓，是否等于或小于避雷器的最大容許電壓（滅弧電壓）；在中性點非直接接地的電網(wǎng)中應(yīng)不低于設(shè)備最高運行線電壓[3]。

2 變電站電氣二次設(shè)計

2.1 智能化設(shè)備整合

（1）在選擇智能開關(guān)時，應(yīng)結(jié)合原有傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)計方案，將變電站內(nèi)所有電氣二次設(shè)備的接口全部轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化模式，然后將其與智能終端機相連接。這種直接的方式雖然可以降低智能化變電站設(shè)備的投資成本，但是由于缺乏了數(shù)據(jù)線路監(jiān)控設(shè)備，因此從智能化角度看仍存在明顯的缺陷。（2）可以選擇在數(shù)字化接口處加裝有源性或無源性電子互感器，其中有源性互感器能夠有效地使電源和電路之間形成匹配，解決了電源本身穩(wěn)定性的問題；無源性互感器則主要是采用光學(xué)傳感技術(shù)，所需要的費用較高，因此目前國內(nèi)變電站智能化改造設(shè)計中不常應(yīng)用。（3）可以選擇基于IEC61850的自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將電氣二次設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變，同時可以與變電站內(nèi)各打印設(shè)備相連接，從而實現(xiàn)設(shè)備集控、打印集控的設(shè)計目的。

2.2 直流通信電源整合

電氣二次設(shè)備的電源中包括蓄電池，而蓄電池的容量則應(yīng)該按照2h獨立供電為標準，如變電站本身地理位置偏遠，則蓄電池容量應(yīng)滿足4h獨立通信或2h供立發(fā)電。智能化電氣二次設(shè)備設(shè)計時應(yīng)采用分段式開關(guān)設(shè)計，即采用整合直流電源設(shè)計方案。該方案并不會刪除變電站已有的直流供電線路，而是在48V線路和220V線路上設(shè)計兩個直流母線，并根據(jù)變電站內(nèi)實際電流負荷情況設(shè)計蓄電池的容量，并且不設(shè)計單獨的通信線路蓄電池。

2.3 通信規(guī)約的選擇

在智能化改造后的電氣二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，其主要包括兩個層次，其一是站控層；其二是過程層，兩個層次網(wǎng)絡(luò)所涉及的通信規(guī)約也有著不同的特點。首先，站控層次網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)約通常選擇103，其是以傳統(tǒng)通信規(guī)約為基本架構(gòu)，因此操作的互助性明顯降低，但所需要的成本也會大幅度下降。還可以選擇以IEC61850為基礎(chǔ)的通信規(guī)約，其可以構(gòu)建數(shù)字化的變電站電氣二次設(shè)備控制平臺，不過構(gòu)建成本明顯偏高，但使用效果好。該類通信規(guī)約適用于構(gòu)建過程層次的網(wǎng)絡(luò)，其具有的FT3幀格式、傳輸延時性固定、串口通信要求高等特點均顯示了更好的使用可靠性[4]。

3 結(jié)語

在110KV智能變電站設(shè)計中，主要包括電氣一次設(shè)計與電氣二次設(shè)計。電氣一次設(shè)計主要設(shè)計內(nèi)容包括電氣主接線設(shè)計以及變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等一些電氣一次設(shè)備的設(shè)計。二次設(shè)備的設(shè)計有助于提升變電站的運行效率，所以需要將設(shè)計工作落實到位。