110kV變電站的一次設(shè)計(jì)及其變壓器和線路的保護(hù)研究

1 110kV 變電站一次設(shè)計(jì)工作程序及其應(yīng)用

1.1 主接線設(shè)計(jì)工作

這是110kV 變電站一次設(shè)計(jì)工作中尤為重要的一環(huán)，由于主接線設(shè)計(jì)流程較復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)人員一定要做好前期的設(shè)計(jì)方案，并針對實(shí)際情況制定科學(xué)合理的后期改擴(kuò)建方案。需注意的是，主接線的設(shè)計(jì)工作會直接影響到后期輸變電設(shè)備選擇及配電裝置的布置型式，所以在設(shè)計(jì)主接線的過程中一定要格外重視主接線的科學(xué)性和合理性。

1.2 主變壓器的選擇

除做好主接線設(shè)計(jì)之外還要做好主變壓器的選擇。為確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)規(guī)劃年短路電流水平和負(fù)荷情況的需求選擇電壓等級、型式和容量合適的變壓器。在實(shí)際選擇過程中，設(shè)計(jì)人員會結(jié)合電壓等級及最大負(fù)荷需求選擇合適的主變壓器。如處于夏季用電高峰期時(shí)，由于此時(shí)實(shí)際的電力負(fù)荷達(dá)到峰值，為確保電力系統(tǒng)的可靠性，常規(guī)110kV 變電站至少啟用兩臺或以上的變壓器。同時(shí)要考慮變壓器的容量選擇合理性，即其中某一臺變壓器設(shè)備故障后，另一臺變壓器設(shè)備仍然可以帶所有一、二級負(fù)荷，并以此來保障正常的供電工作[1]。

1.3 選擇合適的配電裝置布置方案

在針對110kV 變電站進(jìn)行一次設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員還要針對實(shí)際情況選擇合適的配電裝置布置方案。一般110kV 變電站多采用普通中形或者半高型的配電裝置布置方案。舉例來說，如設(shè)計(jì)人員選擇高型配電裝置布置方案，此時(shí)一定要做好變電站母線的布置工作，只有做好前期的母線布置工作，才能有效降低后期的變電站維護(hù)難度。若選擇半高型或普通中型的配電裝置布置方案，設(shè)計(jì)人員應(yīng)適當(dāng)縮減變壓器設(shè)備間的距離，并對原有布置方案進(jìn)行優(yōu)化[2]。同時(shí)，為提高變電站系統(tǒng)的安全性還要做好防震設(shè)計(jì)工作。變電站設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)實(shí)際荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，必要時(shí)進(jìn)行地基處理并留有裕度，最大限度地減少地面沉降。

1.4 根據(jù)實(shí)際用電需求，選擇合適的直流系統(tǒng)

在變電站的一次設(shè)計(jì)過程中，還要根據(jù)運(yùn)行情況設(shè)置相應(yīng)的直流系統(tǒng)。利用直流系統(tǒng)可大幅提高變電站設(shè)備的可靠性。例如在設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)的過程中，首先需對變電站相應(yīng)直流負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。然后根據(jù)相關(guān)直流負(fù)荷要求，合理選擇直流蓄電池容量和型式以及直流系統(tǒng)主接線結(jié)構(gòu)，根據(jù)DL/T5044-2014中相關(guān)要求對直流系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備和導(dǎo)體進(jìn)行選擇。選擇直流系統(tǒng)斷路器和熔斷器，要嚴(yán)格按照相應(yīng)整定原則和靈敏度校驗(yàn)原則進(jìn)行確認(rèn)[3]。

1.5 選擇合適的高壓配電裝置

針對110kV 變電站進(jìn)行高壓配電裝置的過程中，通常有屋內(nèi)配置模式與屋外配置模式。在進(jìn)行屋內(nèi)配置過程中，要根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的配置方法。例如通過安裝普通電氣設(shè)備的方式進(jìn)行屋內(nèi)配置時(shí)，需嚴(yán)格按照規(guī)范中的安全距離對屋內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行合理布置。此外還可采用屋外配置來布置相應(yīng)的高壓配電裝置。和屋內(nèi)配置模式相比，在進(jìn)行屋外配置時(shí)會更容易區(qū)分相應(yīng)的配電線路，同時(shí)屋外配置模式整體造價(jià)也相對較低。此外還可通過母線隔離的方式來進(jìn)行屋外配置。如可將斷路器以及電流互感器等設(shè)備直接布置在母線的下方，既可節(jié)約安裝時(shí)間，同時(shí)也可保障安裝質(zhì)量[4]。但需注意的是，由于部分變電站的屋外間隔距離存在一定差異，所以在實(shí)際的布置過程中，還要結(jié)合現(xiàn)場情況對布置方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

1.6 選擇合適的互感器設(shè)備

互感器設(shè)備也屬于110kV 變電站一次設(shè)計(jì)中的重要部分。根據(jù)功能可以將互感器設(shè)備分為電壓互感器和電流互感器兩種。例如在110kV 側(cè)電壓互感器的選擇過程中，設(shè)計(jì)人員通常會選擇型號為TYD-110/3-0.02W3型的電壓互感器，該電壓互感器裝置的基本規(guī)格如下：可承受最高系統(tǒng)電壓為126kV；額定絕緣水平數(shù)值為200/480kV。此外，針對110kV 側(cè)電壓互感器裝置進(jìn)行選擇時(shí)，其規(guī)格如下：額定負(fù)載為50/50/100VA，準(zhǔn)確值為0.2/0.5（3P）/3P。由于其適用范圍不同，所以各項(xiàng)指標(biāo)也存在一定差異。由此可見，在選擇互感器裝置的過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的電壓互感器裝置。

2 110kV 變壓器和線路的保護(hù)策略

2.1 導(dǎo)致變壓器發(fā)生誤動的基本原因

一般情況下，導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生誤動的原因主要有下兩點(diǎn)：由于電纜屏蔽層接地線發(fā)生故障導(dǎo)致的變壓器誤動；因10kV 饋線保護(hù)產(chǎn)生的拒動。就第一種誤動原因來看，由于110kV 的變電站所采用的中饋線多為10kV，當(dāng)中饋線進(jìn)行接地操作時(shí)，為避免電壓干擾，此時(shí)其電纜的屏蔽層也需要進(jìn)行接地，但由于中饋線多為穿心式，安裝位置多處于電纜暗轉(zhuǎn)開關(guān)柜的出線接口，一旦在此處遇上故障，必然會產(chǎn)生大量的不平衡電流，由此導(dǎo)致變壓器設(shè)備發(fā)生誤動。就第二種誤動原因來看，當(dāng)前我國的電網(wǎng)系統(tǒng)雖然多采用微機(jī)型模式，但由于不同區(qū)域的供電量和供電需求存在差異，所以不同的變電站使用的微機(jī)型號也存在一定差異，尤其在夏季的用電高峰時(shí)期，其微機(jī)設(shè)備極有可能發(fā)生故障，由此導(dǎo)致變壓器誤動。

2.2 變壓器保護(hù)策略

為避免變壓器裝置發(fā)生誤動，可采取以下方式來對變壓器和線路進(jìn)行保護(hù)：如采用更為科學(xué)合適的電纜屏蔽層接線方式，一般情況下要采用自上而下的方式穿過零序線，同時(shí)要避免穿越的過程中觸碰到地線。如有必要，可在電纜支架上鋪設(shè)一層絕緣裝置或直接使用由絕緣材料制作而成的支架。但需注意的是，電纜的屏蔽層必須露出首部和尾部，以確?？梢赃M(jìn)行升流操作。此外，電力公司還要做好110kV 變電站員工的選拔和技能培訓(xùn)工作，為確保安裝質(zhì)量和安裝效果，相關(guān)人員一定要熟練掌握零序安裝技巧，并在安裝過程中嚴(yán)格遵守安裝規(guī)則，以此來確保電纜屏蔽層接地線的正確安裝。

此外，在屏蔽層接地線安裝完畢后，還要做好后續(xù)的檢查驗(yàn)收工作和維護(hù)工作，以此來降低變壓器設(shè)備發(fā)生誤動的概率。同時(shí)，為有效避免因中饋線開關(guān)導(dǎo)致的誤動，電力企業(yè)在對變電站進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)的過程中，首先要做好設(shè)備質(zhì)量的把關(guān)工作，對一些老化或使用時(shí)間過長的開關(guān)設(shè)備加以更換，并及時(shí)派專人對發(fā)生故障的變電站設(shè)備進(jìn)行維修，以此來保障供電安全。同時(shí)，電力企業(yè)也要根據(jù)不同區(qū)域的用電情況對開關(guān)柜設(shè)備進(jìn)行更換，采用更為智能的電動柜或者彈簧柜。

3 結(jié)語

為了確保變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，對110kV 變電站進(jìn)行一次設(shè)計(jì)的過程中，除了要做好主接線設(shè)計(jì)工作之外，還要結(jié)合實(shí)際情況做好主變壓器選擇、互感器設(shè)備選擇等工作。此外，還要對變電站產(chǎn)生誤動的原因進(jìn)行分析，并針對實(shí)際情況采取合適的變壓器和線路保護(hù)措施，以此來確保日益增長的用電需求，提高供電安全性。