王沛

摘 要:隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速增長,電力負(fù)荷增長迅猛,全社會對電力供應(yīng)的要求也日益嚴(yán)格。而作為整個(gè)供電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),變電站的重要性日益突出,只有按照當(dāng)前的城市發(fā)展要求,進(jìn)行科學(xué)合理的變電站設(shè)計(jì),才能不斷滿足人們對電力的要求,實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。本文針對110 kV變電站的一次設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了一定的思考,分析了110 kV變電站設(shè)計(jì)中存在的一些問題。

關(guān)鍵詞:110 kV 變電站 一次設(shè)計(jì) 思考

中圖分類號:TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0093-02

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和社會的不斷進(jìn)步,全國各地的工業(yè)企業(yè)和居民對電力的需求愈來愈大,并且一直保持較高的增長速度。相應(yīng)的,作為電力傳輸媒介的電網(wǎng)正在快速擴(kuò)張和完善。110 kV高壓配電網(wǎng)是我國電網(wǎng)的重要組成部分,其變化可說是日新月異,全國每年都有大量新建的110 kV變電站投入運(yùn)行,此外還有相當(dāng)一部分的原有110 kV變電站進(jìn)行擴(kuò)建或改造。這就要求相關(guān)部門不斷完善110 kV變電站的設(shè)計(jì),精益求精,以更好地滿足社會對電力供應(yīng)的可靠性及電能質(zhì)量等各方面的需求,充分發(fā)揮變電站設(shè)計(jì)在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用。

1 變電站的重要性

電力系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換和分配工作都是借助變電站實(shí)現(xiàn)的,變電站是連接各個(gè)電網(wǎng)的樞紐,把不同級別的電網(wǎng)有機(jī)地聯(lián)系在一起,對電能進(jìn)行有計(jì)劃、有步驟、有目的的控制和分流,它的安全性和穩(wěn)定性直接影響到了整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。

變電站在供電系統(tǒng)中的重要意義是實(shí)現(xiàn)高低壓的轉(zhuǎn)換工作,有的變電站將發(fā)電廠發(fā)出的電壓進(jìn)行一定的升壓,降低電能在傳輸過程中的不必要的損耗;有的變電站將高壓轉(zhuǎn)換成低壓,再傳送給電力用戶。在變電站系統(tǒng)中,變壓器又是最為關(guān)鍵的設(shè)備。除此之外,斷路器、互感器、母線、防雷裝置以及二次系統(tǒng)也是變電站系統(tǒng)的重要組成部分。

110 kV變電站主要是供給用戶的,數(shù)量龐大,分布很廣。我們在設(shè)計(jì)110 kV變電站的時(shí)候,要立足以上特點(diǎn),全面考慮,綜合分析實(shí)用性、靈活性和可靠性,有效地控制建設(shè)所需的成本,靈活應(yīng)對電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障,向用戶提供安全、可靠的電能。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)貫徹國家有關(guān)工程建設(shè)的各項(xiàng)方針政策和規(guī)程規(guī)范;從全局利益出發(fā),正確處理好安全與經(jīng)濟(jì)、基建與生產(chǎn)運(yùn)行、近期需要與長遠(yuǎn)發(fā)展等方面的關(guān)系;從實(shí)際出發(fā),結(jié)合國情,采用中等適用水平的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn);積極慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)。與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新,全方位、多角度、多層次地進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)。

2 110 kV變電站一次設(shè)計(jì)的體會

2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)

變電站的電氣主接線在設(shè)計(jì)的時(shí)候,一定要以電網(wǎng)的作用、出線回路數(shù)、電氣設(shè)備的特性和電氣設(shè)備的負(fù)荷量為依據(jù),不斷探索安全可靠、操作靈活、檢修便捷、造價(jià)低、便于擴(kuò)建的設(shè)計(jì)方案。

由于110 kV數(shù)量大、線路多、分布廣的特點(diǎn),設(shè)計(jì)師在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)的過程中,要重視節(jié)約成本,提高線路的實(shí)用性能,為此,變電站高壓側(cè)應(yīng)選取斷路器較少的接線;電氣二次設(shè)計(jì)時(shí),簡化繼電保護(hù)和二次回路,節(jié)約控制電纜的使用數(shù)量;選取電氣一次設(shè)備時(shí),確保主線經(jīng)濟(jì)實(shí)用,且可以控制電流。除此之外,設(shè)計(jì)師在相關(guān)的設(shè)計(jì)過程中,還要重視變電站占地面積和電能損耗的成本節(jié)省,盡量縮小變電站的占地面積,科學(xué)合理地選擇變壓器的品牌,最大限度地減少電能的消耗。

設(shè)計(jì)師要重視變電站靈活性的設(shè)計(jì),滿足調(diào)度、維修和擴(kuò)建的需求,變電站調(diào)度的時(shí)候,可以有效切除或投入線路和變壓器;相關(guān)人員維修時(shí),要保證關(guān)閉斷路器和相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置居民的正常用電免受影響;在變電站擴(kuò)建時(shí),電氣的主接線設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)初級接線和最終接線的有效過渡,設(shè)計(jì)師在主線設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)計(jì)出相應(yīng)的擴(kuò)建設(shè)備,保證各線路的獨(dú)立性。

設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí),要保證其穩(wěn)定性和可靠性,確保變電站正常運(yùn)行;對相關(guān)的線路和電氣設(shè)備進(jìn)行全面檢修時(shí),確保一級負(fù)荷和二級負(fù)荷;對斷路器維修時(shí),確保系統(tǒng)供電的正常運(yùn)行。

2.2 變壓器的選擇

應(yīng)當(dāng)根據(jù)變電站的實(shí)際情況,選取符合要求的變壓器類型。例如由我院承擔(dān)設(shè)計(jì)的州門司110 kV變電站,地處小水電豐富的資興電網(wǎng),經(jīng)論證,豐水期該站的110 kV母線電壓可能達(dá)到120 kV。因此,設(shè)計(jì)采用變比為121±8×1.25%／38.5±2×2.5%／10.5 kV的升壓型變壓器,以保證該站及資興電網(wǎng)的正常運(yùn)行。經(jīng)校驗(yàn),該型式的變壓器可以滿足枯水期州門司電能下網(wǎng)的要求。

季節(jié)負(fù)荷差異大或者是一、二級負(fù)荷數(shù)量較大時(shí),可適當(dāng)增加主變壓器的臺數(shù);低壓側(cè)電力網(wǎng)有足夠備用電源時(shí),可考慮只安裝1臺合適的主變壓器。在確定變壓器數(shù)量、型號和容量的時(shí)候,要綜合分析變壓器的總?cè)萘?、制造容量、占地面積、配電裝置的成本、短路情況下的電流情況等各要素,選取合適的變壓器。一般情況,城市的電網(wǎng)系統(tǒng)安裝多于2臺的變壓器,可以有效預(yù)防其中1臺變壓器出現(xiàn)故障時(shí),其它的變壓器能夠承擔(dān)相應(yīng)的負(fù)荷。

電力系統(tǒng)的負(fù)荷是不斷變化的,每一個(gè)變電站的電壓也會發(fā)生相應(yīng)的變化,工作人員在系統(tǒng)無功電力平衡的前提下,要對電力系統(tǒng)的電壓不斷地調(diào)整。電流變化較大、電壓偏移差值大的變電站,如果計(jì)算得出一般的變壓器無法滿足電力系統(tǒng)的用戶的質(zhì)量要求時(shí),工作人員應(yīng)適度地調(diào)節(jié)變壓器。

避免選擇阻抗較高的變壓器,可以降低電能的損耗,但是前提是保證低壓側(cè)短路水平滿足規(guī)定的指標(biāo)。除此之外,變壓器的生產(chǎn)商應(yīng)不斷提高自身的生產(chǎn)水平和質(zhì)量控制,推行相關(guān)的節(jié)能指標(biāo),節(jié)約電能,提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 高壓配電裝置布置的方式

110 kV變電站主要采用了屋外布置和屋內(nèi)布置的布置形式。屋外布置包括:中型布置、半高型布置和高型布置,其中中型布置成本比較低,抗震性能好;半高型布置可以在一定程度上縮短配電裝置的距離,增加布線的面積,但是不適用于回路較少的變電站;高型布置是針對雙母線的布置,對母線進(jìn)行隔離,將線路的開關(guān)進(jìn)行上下重疊布置。以上三種布置類型中,中型布置盡管占地面積較大,但是工作人員的維修強(qiáng)度和難度比較小;高型布置的優(yōu)點(diǎn)是占地面積較小,但是具體操作比較困難,檢修工作難度系數(shù)大,并且抗震性能也比較薄弱。

2.4 斷路器的選擇

斷路器是110 kV變電站的重要環(huán)節(jié),影響斷路器選擇的因素很多,要滿足各種指標(biāo)的要求。

斷路器的絕緣性能要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),保證當(dāng)線路出現(xiàn)突發(fā)狀況,發(fā)生跳閘現(xiàn)象的時(shí)候,斷路器能夠?qū)崿F(xiàn)良好的絕緣,為工作人員提供充裕的檢修時(shí)間;應(yīng)選擇傳導(dǎo)性能較好的設(shè)備,避免負(fù)荷過重引發(fā)的線路故障現(xiàn)象,即使發(fā)生短路電流,依然可以保持較好的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性;選取構(gòu)造簡單、重量較輕、占地面積小且易于維護(hù)、檢修的斷路器。

2.5 其它電氣設(shè)備的選擇

在110 kV變電站的設(shè)計(jì)中,除了要對變壓器、斷路器進(jìn)行合理的選擇,還要對其他的一次設(shè)備進(jìn)行合理選擇,比如電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)、電容器、消弧線圈、站用變、熔斷器、避雷器等等。設(shè)計(jì)人員對這些設(shè)備的選擇要給予同等的重視。比如說消弧線圈,它可以自動消除電網(wǎng)的瞬間單相接地故障。當(dāng)發(fā)生永久性(金屬)單相接地故障時(shí),有兩種選擇:經(jīng)選線裝置或者微機(jī)接地保護(hù)檢出故障線路后,作用于跳閘;也可以穩(wěn)定電網(wǎng)在故障中運(yùn)行一段時(shí)間,等到調(diào)度部門轉(zhuǎn)移負(fù)荷后延時(shí)跳開故障線路,保證電網(wǎng)的可靠性和安全性。

3 結(jié)語

我國110 kV高壓配電網(wǎng)的用戶眾多,線路密布,分布極廣,它的穩(wěn)定性意義重大。作為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),110 kV變電站的正常運(yùn)行至關(guān)重要。只有進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),才能保證整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,提高電力用戶的用電質(zhì)量,促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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