龍銘偉

摘 要：220kV高壓變電站是我國(guó)常見(jiàn)變電站等級(jí)，能夠確保地區(qū)電力供應(yīng)穩(wěn)定。在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮到多項(xiàng)因素，確保電壓轉(zhuǎn)換與電能分配的合理性。此次研究主要是探討220kV高壓變電站一次部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性?xún)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：220kV高壓變電站;一次部分;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電力系統(tǒng)中，變電站屬于重要組成部分，負(fù)責(zé)接收和分配電壓、電壓變換、控制電力流向以及轉(zhuǎn)換功率等任務(wù)。一次部分設(shè)計(jì)包括電氣主接線設(shè)計(jì)、平面布置設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備選型、設(shè)備安裝和防雷接地等。通過(guò)分析上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，能夠更加深入地了解變電站，維護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

1、變電站一次部分設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

1.1電氣主接線設(shè)計(jì)問(wèn)題

在220kV高壓變電站中，變壓器進(jìn)出線、電壓等級(jí)和容量指標(biāo)，可以確保主接線設(shè)計(jì)方案的合理性。電氣主接線設(shè)計(jì)存在如下問(wèn)題：第一，設(shè)計(jì)變電站時(shí)，沒(méi)有考慮到城市土地資源與人口密度。變電站設(shè)計(jì)方案質(zhì)量較差，設(shè)計(jì)建設(shè)成本高，需要應(yīng)用大量電力設(shè)備，相應(yīng)增加接線難度。第二，在設(shè)計(jì)高壓變電站時(shí)，沒(méi)有預(yù)留施工所需空間，從而影響電氣主接線施工效率。第三，在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，沒(méi)有考慮到變壓器線路、容量和規(guī)模，從而導(dǎo)致主接線形式誤差比較大。

1.2電氣設(shè)備選擇問(wèn)題

對(duì)于220kV高壓變電站，在設(shè)計(jì)期間需要應(yīng)用變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器和斷路器等設(shè)備。在選擇電力設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照變電站短路電流和實(shí)際建設(shè)條件，合理選擇重要電氣設(shè)備。然而，當(dāng)前在選擇電氣設(shè)備時(shí)，還存在較多問(wèn)題：第一，在選擇變電站主要電氣設(shè)備，短路電流計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，極易影響設(shè)備選擇合理性，還會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行效益造成影響。第二，在選擇主要設(shè)備時(shí)，沒(méi)有考慮到設(shè)備經(jīng)濟(jì)性、安全性和實(shí)用性問(wèn)題，設(shè)備運(yùn)行效益較低，后續(xù)檢修維護(hù)成本高。第三，在選擇主要電氣設(shè)備時(shí)，沒(méi)有按照變電站環(huán)境與規(guī)定，準(zhǔn)確校驗(yàn)設(shè)備熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定性。在確保系統(tǒng)安全與可靠的同時(shí)，需要考慮到電氣設(shè)備故障與檢修問(wèn)題。

1.3防雷接地設(shè)計(jì)問(wèn)題

變電站運(yùn)行期間，極易遭受雷電破壞，從而加大電網(wǎng)系統(tǒng)損失。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)電氣設(shè)備和進(jìn)線做好防雷設(shè)計(jì)，然而在具體設(shè)計(jì)時(shí)，還存在以下問(wèn)題：第一，在防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮到接地設(shè)備耐腐蝕性能，接地網(wǎng)局部易出現(xiàn)斷裂問(wèn)題，安全隱患大。第二，在防雷接地設(shè)計(jì)期間，沒(méi)有針對(duì)直擊雷和侵入雷進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致防雷接地裝置無(wú)法維護(hù)變電站安全。第三，在防雷接地設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有深入了解不同等級(jí)變電站的接地原理與設(shè)計(jì)規(guī)范，無(wú)法發(fā)揮出防雷接地設(shè)計(jì)的效果。

2、高壓變電站一次部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)

確保設(shè)備技術(shù)選擇合理性，能夠使電力系統(tǒng)始終處于安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用雙母線連接方式，便于后期擴(kuò)建和調(diào)度。在檢修維護(hù)時(shí)也無(wú)需切斷供電，以此提升供電安全性和可靠性。在選擇斷路器時(shí)，需要選擇便于操作、變形壽命長(zhǎng)、安全性能穩(wěn)定的斷路器，例如真空斷路器。在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到變壓器運(yùn)行方式、供電條件與負(fù)荷能力，便于后期檢修維護(hù)，降低運(yùn)營(yíng)成本。

2.1電氣主接線設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)內(nèi)容是變電站的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，會(huì)決定電力系統(tǒng)的運(yùn)行效益。所以在設(shè)計(jì)期間，必須注重電氣主接線的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。對(duì)于可靠性設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電氣主接線必須具備供電可靠性。若電力供應(yīng)存在誤差，將會(huì)加大變電站經(jīng)濟(jì)損失。若由于故障所致停電事件，不僅會(huì)造成人員傷亡，還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，所以在電氣主接線設(shè)計(jì)中必須注重可靠性原則。其次，電氣主接線必須適應(yīng)不同運(yùn)行狀態(tài)，可以靈活轉(zhuǎn)換，便于操作和調(diào)節(jié)。在電氣主接線設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)性與可靠性總是存在矛盾點(diǎn)，電氣設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)節(jié)省一次投資，節(jié)約占地面積，降低電能損耗。在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到變電站規(guī)模和運(yùn)行效益問(wèn)題。

2.2防雷接地設(shè)計(jì)

第一，接地電阻設(shè)計(jì)。地網(wǎng)面積與土壤電阻率會(huì)對(duì)地電阻造成影響，通過(guò)分析以上因素，可以改善接地裝置。當(dāng)砂石含水量越大，電阻率就越大。按照此種特性，可以將地下水作為降阻措施，以此降低接地電阻。當(dāng)水凝結(jié)為冰狀時(shí)，電阻率會(huì)在0℃突然上升，溫度下降時(shí)電阻率會(huì)明顯增大。所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以將接地裝置埋設(shè)在凍土層下。第二，接地網(wǎng)布設(shè)設(shè)計(jì)。接地干線在裝置內(nèi)采用閉合環(huán)狀布置方式，網(wǎng)狀布設(shè)方法會(huì)導(dǎo)致接地網(wǎng)接地電位不相等。由于接地網(wǎng)成網(wǎng)，將會(huì)導(dǎo)致電流流經(jīng)接地回路。接地線路阻抗會(huì)產(chǎn)生電壓降，從而改變接地電位。減慢接地網(wǎng)故障電流泄放速度，加大地網(wǎng)腐蝕。由于接地電位不相等，可能會(huì)危害弱電設(shè)備的運(yùn)行效益。所以變電站內(nèi)應(yīng)當(dāng)敷設(shè)封閉復(fù)合式接地網(wǎng)，并裝設(shè)均壓帶。

2.3合理選擇電氣設(shè)備

只有確保電氣設(shè)備選型合理，才能夠提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效益。在220kV高壓變電站中，接線形式應(yīng)選擇供電可靠性高，可以輪流檢修的線路，便于變電站擴(kuò)建和后續(xù)調(diào)度。第一，變壓器選型。在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)按照5-10年規(guī)劃選擇負(fù)荷，并且考慮到未來(lái)10-20年負(fù)荷情況。如果變電站對(duì)地區(qū)影響比較大，應(yīng)確保主變壓器停止運(yùn)行后，備用變壓器負(fù)荷滿(mǎn)足供電負(fù)荷。作為一般變電站，主變壓器停止運(yùn)行后，備用變壓器負(fù)荷能力達(dá)到供電的70%。其次，確定主變壓器調(diào)壓方式。變壓器調(diào)壓方式主要包括有載調(diào)壓和無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓。其中無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓范圍比較小，有載調(diào)壓的范圍比較大，然而有載調(diào)壓方式比較復(fù)雜，會(huì)加大成本費(fèi)用。如果變電站的供電負(fù)荷等級(jí)較高，則應(yīng)當(dāng)采用有載調(diào)壓方式。第二，高壓斷路器。在正常運(yùn)行工況下，斷路器可以斷開(kāi)或接通電路，還能夠切斷短路故障電流，對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)控制。按照不同滅弧介質(zhì)，可以將斷路器分為真空斷路器、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器。在選擇斷路器時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)考慮到可靠性原則。斷路器誤動(dòng)和拒動(dòng)都會(huì)危害變電站運(yùn)行，因此必須具備動(dòng)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和滅弧性能。縮短電力網(wǎng)故障時(shí)間，可以避免損傷電氣設(shè)備。斷路器還應(yīng)當(dāng)具備自動(dòng)重合閘功能，由于多數(shù)線路故障為臨時(shí)故障，不需要長(zhǎng)時(shí)間切斷。第三，電纜線材選擇。電纜屬于電力傳輸工具，性能影響比較大。變電站所用電纜材質(zhì)多為鋁材質(zhì)和銅材質(zhì)。銅材質(zhì)的電阻率比較低，具備較強(qiáng)耐腐蝕性能，然而成本比較高，多應(yīng)用于大電流位置。鋁材質(zhì)的電阻率高，但是成本低廉，密度小，因此被廣泛應(yīng)用于電纜制作中。在選擇電纜線材類(lèi)型時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到鋪設(shè)方式和用途。若電壓大于110kV，則需要采用單向充油電纜。若電纜埋設(shè)于地下，則需要是用鋼帶鎧裝電纜。配電裝置、匯流母線與導(dǎo)體線材截面積，應(yīng)當(dāng)按照允許電流指標(biāo)進(jìn)行選擇。

3、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在220kV高壓變電站一次設(shè)計(jì)中，必須考慮到電氣主接線、電氣設(shè)備、防雷接地設(shè)計(jì)問(wèn)題。在具體設(shè)計(jì)中規(guī)避上述問(wèn)題，確保高壓變電站設(shè)計(jì)的有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王家慶.特高壓變電站運(yùn)維一體化移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2019，12（10）：197.

[2]王朝華，趙桂峰，劉冉，陳怡文.高壓變電站構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)承載力分析與加固研究[J/OL].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）：1-7[2020-03-11].

[3]李濤，李陽(yáng).Dijkstra算法對(duì)提高特高壓變電站運(yùn)行效率的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2018，19（18）：52+51.

[4]李國(guó)凱.220kV 高壓變電站一次部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2017，36（10）：81-83.

[5]薛亭.220kV高壓變電站一次部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，11（15）：149.