楊 猛

南京星源電力技術(shù)咨詢有限公司

變電站電氣一次設(shè)計(jì)探討

楊 猛

南京星源電力技術(shù)咨詢有限公司

電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，變電站又是連接發(fā)電廠和用戶的樞紐，而一次電氣設(shè)備構(gòu)成變電站的基本單元。在變電站的設(shè)計(jì)過程中，電氣一次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，電氣一次設(shè)計(jì)的安全和穩(wěn)定是保證電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要條件。本文首先分析了變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本要求及原則，并詳細(xì)探討變電站一次設(shè)計(jì)的平面布置、設(shè)備選擇、布線等設(shè)計(jì)，旨在為相關(guān)工作提供參考。

變電站；一次設(shè)計(jì)；方法；要點(diǎn)

1、變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本要求

設(shè)計(jì)變電站電氣一次設(shè)備的時(shí)候，主要內(nèi)容有輸電線路、變壓器、斷路器、發(fā)電機(jī)、電力電纜、隔離開關(guān)等設(shè)備，其中最重要的就是變壓器。變電站應(yīng)用中存在轉(zhuǎn)換高低電壓的作用，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性，設(shè)計(jì)變電站電氣一次設(shè)備的過程中，應(yīng)該切實(shí)滿足設(shè)計(jì)的基本原則和需求，也就是要符合制定區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案，對(duì)主線接線方式進(jìn)行確定的時(shí)候，不僅需要分析可靠性，也應(yīng)該分析靈活性，對(duì)整體結(jié)構(gòu)和設(shè)備性能進(jìn)行優(yōu)化，以便降低占地面積。電氣設(shè)備應(yīng)質(zhì)量可靠、安全經(jīng)濟(jì)、性能良好、檢修率低。

2、一次設(shè)計(jì)原則

變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本原則有三，第一需要針對(duì)所劃分區(qū)域電力需求實(shí)施設(shè)計(jì)，滿足變電量需求，做到設(shè)計(jì)優(yōu)化；第二應(yīng)該采用可靠的標(biāo)準(zhǔn)接線方式，以確保變電站設(shè)備日常運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，同時(shí)確保主接線路的調(diào)整靈活性；第三要確保變電站基于多需基礎(chǔ)上運(yùn)行。

3、布置電氣平面

對(duì)場(chǎng)地因素進(jìn)行充分分析，對(duì)施工場(chǎng)地的情況進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，制定設(shè)計(jì)規(guī)劃，然后設(shè)計(jì)變電站電氣一次設(shè)備，最終形成總體設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)一次設(shè)備的時(shí)候，垂直空間中不能設(shè)計(jì)電容器，避免電容器干擾計(jì)算機(jī)設(shè)備，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性和可靠性。

4、選擇電氣設(shè)備

4.1 變壓器

4.1.1 變壓器容量的選擇。變電站主變壓器容量主要根據(jù)變電站供電片區(qū)負(fù)荷發(fā)展情況確定，一般可根據(jù)供電區(qū)5～10年的用電負(fù)荷發(fā)展情況確定，同時(shí)還要結(jié)合地區(qū)電力平衡綜合考慮，使得整個(gè)地區(qū)容載比處于一個(gè)合理的水平。一般220kV變電所的容載比可取1.6～1.9，35～110kV變電所的容載比可取1.8～2.1。如果主變壓器容量過小，長(zhǎng)期過載運(yùn)行對(duì)主變壓器的運(yùn)行、絕緣非常不利，嚴(yán)重影響供電安全和供電可靠性。相反，主變壓器容量選擇過大，則一次性投資大，且低負(fù)載率運(yùn)行主變壓器損耗也相應(yīng)增大，造成很大浪費(fèi)。

4.1.2 變壓器數(shù)量。變電站應(yīng)安裝2臺(tái)變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)可以將其負(fù)荷自動(dòng)的轉(zhuǎn)移到正常運(yùn)行的另一臺(tái)變壓器，保障電力的正常供應(yīng)。但如果供電區(qū)域用電需求不大，一次性安裝兩臺(tái)主變壓器很不經(jīng)濟(jì)，安裝一臺(tái)主變壓器也是可以的。

4.1.3 變壓器型式的選擇。變壓器絕緣方式主要分兩種：油浸式和干式。干式變壓器優(yōu)點(diǎn)是無(wú)絕緣油，不易發(fā)生火災(zāi)，安全性好，體積小，不需要專門設(shè)計(jì)事故排油或儲(chǔ)油設(shè)施，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求不高，安裝方便，主要用于10kV及以下的配電變壓器。35kV及以上變壓器容量大，大部分屬于有載調(diào)壓，現(xiàn)有制造技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)干式，所以變電站主變壓器幾乎都采用油浸式變壓器。

4.2 設(shè)計(jì)主接線

電氣主接線是設(shè)計(jì)變電站電力系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)容，在設(shè)計(jì)電氣主接線前提下完成繼電保護(hù)、配電裝飾、自動(dòng)化系統(tǒng)等，會(huì)對(duì)變電站正常運(yùn)行產(chǎn)生重要影響，此過程中應(yīng)該對(duì)穩(wěn)定性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，可以從以下幾方面分析接線形式。

4.2.1 選擇雙電源形式，主要就是利用I型接線方式進(jìn)行處理，此外能夠連接其他變電電路，變壓器連接高壓測(cè)線線路，依據(jù)母線分段的方式來(lái)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(shí)際操作中比較少連接高壓設(shè)備，存在相對(duì)小的占地面積，高壓線如果出現(xiàn)故障，能夠通用主變壓器，若某個(gè)電源出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，利用繼電保護(hù)方式進(jìn)行自動(dòng)切換，在符合功率轉(zhuǎn)移規(guī)范的前提下設(shè)計(jì)。

4.2.2 選擇單母線形式，這種設(shè)計(jì)方式主要包括兩種電源進(jìn)線方式，一路作為備用、一路作為主線，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(yùn)行供電系統(tǒng)。如果電源出現(xiàn)故障，利用連接備用低壓接線兩段母線來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電恢復(fù)。實(shí)際操作中應(yīng)用備用電源接線，具有成本較高和工藝復(fù)雜的的特點(diǎn)，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(chǎng)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(jī)結(jié)合低壓線，以便形成四回路供電系統(tǒng)，斷路器保護(hù)系統(tǒng)不需要過多，因?yàn)橄到y(tǒng)中存在多回路，降低系統(tǒng)靈活性，出現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)行程序，如果變壓器故障，存在兩個(gè)以上斷路器，對(duì)故障線路進(jìn)行切斷，適合用在頻繁操作的電路中。

5、臨時(shí)供電方案設(shè)計(jì)

由于設(shè)計(jì)變電站往往是運(yùn)行中的變電站，在變電站設(shè)計(jì)的同時(shí)還需兼顧對(duì)周邊用戶供電的任務(wù)，應(yīng)證供電可靠性及安全性。此時(shí)，一個(gè)好的臨時(shí)供電方案對(duì)節(jié)約工程量、降低施工難度及減少臨時(shí)停電時(shí)間有非常大的影響。臨時(shí)供電方案往往有以下幾種類型：

5.1 利用周邊變電站與本站低壓出線的聯(lián)網(wǎng)線路將負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

5.2 在變電站預(yù)留場(chǎng)地新建配電裝置，將原負(fù)荷改接至新的配電裝置后再對(duì)原設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.3 在原配電裝置室內(nèi)，先拆除部分舊設(shè)備，將其負(fù)荷改接至未拆除設(shè)備上，在做好相關(guān)安全防護(hù)措施前提下新建配電裝置，再將所有負(fù)荷改接至新的配電裝置后對(duì)剩余設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.4 兩臺(tái)主變的變電站可按每次一臺(tái)對(duì)主變進(jìn)行設(shè)計(jì)，其負(fù)荷由另一臺(tái)主變轉(zhuǎn)供；該方案宜與方案一相結(jié)合，或選擇負(fù)荷較小的月份進(jìn)行設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，變電站改建中變電一次設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，變電一次設(shè)計(jì)對(duì)變電站情況進(jìn)行綜合考慮，抓住主要矛盾，全面推進(jìn)變電一次設(shè)計(jì)工作。為我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，貢獻(xiàn)出應(yīng)有的力量。

[1]李根富.變電站電氣一次設(shè)計(jì)探討[J].廣東科技，2013，20：84-85.

[2]姜玉賢.淺談110kV變電站電氣的一次設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2011，36：93.

[3]李莉平.淺析110/220kV變電站電氣一次主接線設(shè)計(jì)[J].通訊世界，2015，23：178-179.

[4]黃莉迪.城市110kV變電站電氣一次設(shè)計(jì)探討[J].信息化建設(shè)，2016，07：302.