陶格套夫

摘要：變電站是配電系統(tǒng)中重要的組成部分，完善變電站的配電設(shè)備設(shè)計(jì)和良好的配置對于安全高效配電有著非常大的作用。本文主要結(jié)合目前的變電站配電設(shè)備配置，對110kV配電設(shè)備的設(shè)計(jì)和配置進(jìn)行分析。主要從主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、形式確定和選擇以及斷路器設(shè)計(jì)和選擇、隔離開關(guān)以及電壓主線的選擇等方面進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;配電設(shè)備;設(shè)計(jì)及配置

引言：為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)需求目標(biāo)，滿足人民的日常生活需要，為了有效的實(shí)現(xiàn)110kV線路的安全供電，要科學(xué)、合理設(shè)計(jì)變電站配電設(shè)備，并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。

一、110kV智能變電站的特點(diǎn)

（一）通信標(biāo)準(zhǔn)化

新網(wǎng)絡(luò)通信體系IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義了自動(dòng)化變電站系統(tǒng)的國際通信標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)相互操作和全站信息共享等功能，讓不同廠商生產(chǎn)設(shè)備之間在變電站使用中自由連接。

（二）狀態(tài)可視化

變電站的智能化可以監(jiān)測全站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，再使用特征參數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行或潛在故障。設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，相比較原始的設(shè)備計(jì)劃檢修模式，狀態(tài)檢修模式減少了許多沒必要的檢修和停電事故，更加有針對性和合理性，降低了設(shè)備檢修維護(hù)成本。

（三）功能一體化

系統(tǒng)功能集中，裝置相互融合，設(shè)備功能集成，各設(shè)備電源系統(tǒng)一體，進(jìn)行信息互動(dòng)[1]。

二、110kV變電站的主變壓器的設(shè)計(jì)及配置

（一）主變壓器臺(tái)數(shù)的確定和選擇

變電器在110kV變電站中是非常重要的設(shè)備，主要作用是通過變換功率減少供電線路的能耗消耗和供電成本，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離配電。首先對主變壓器的臺(tái)數(shù)和配置進(jìn)行確定，可以有效地實(shí)現(xiàn)110kV變電站配電的設(shè)備設(shè)計(jì)。目前，我國的城鄉(xiāng)電輸配實(shí)際情況，110kV配電變相轉(zhuǎn)換功率為向10kV、35kV兩種線路進(jìn)行，變電站主變壓器一般設(shè)置兩臺(tái)，可以進(jìn)行互為備用，提高了變電站供電的可靠性和穩(wěn)定性，防止變電站主變壓器出現(xiàn)故障影響用戶用電，最大程度的避免故障和檢修發(fā)生停電現(xiàn)象。在大型變電站或孤立的一次變電站盡量安裝三臺(tái)主變壓器，其主變壓器的接線網(wǎng)絡(luò)配置模式較為復(fù)雜，要求施工技術(shù)和維護(hù)技術(shù)能力較高，因此，一般小型變電站、單一變電站設(shè)計(jì)兩臺(tái)變壓器設(shè)置即可。

（二）主變壓器容量的確定

110kV變電站的主變壓器需要滿足正常變壓、負(fù)荷需要的基礎(chǔ)上進(jìn)行容量確定，容量空間上浮百分之十以上以滿足臨時(shí)負(fù)荷增加需求。變電站所帶的負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，這兩個(gè)因素決定了主變壓器容量的大小。通常情況下，重要負(fù)荷的變電站要考慮其中一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)變壓器的負(fù)荷和容量在一定時(shí)間內(nèi)滿足一級、二級的負(fù)荷需要，一般的變電站需要當(dāng)一臺(tái)主變壓器停止運(yùn)行后保證滿足對于另外的主變壓器全部用電負(fù)荷的百分之七十以上的用電需求即可。以保證百分之七十的用電負(fù)荷為例，由于主變壓器的事故過載負(fù)荷能力一般為百分之四十，即使一臺(tái)主變壓器發(fā)生故障停運(yùn)，另一臺(tái)變壓器也可以滿足用戶用電需求。主變壓器容量級別不適宜過多，容量級別盡量標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，主變壓器的容量可以采用S=0.7×（S1+S2+…+Sn）的公式進(jìn)行計(jì)算。公式中S代表主變壓器的容量，S1、S2、Sn分別代表35kV、10kV等分別代表變壓器另一側(cè)的負(fù)荷。

（三）主變壓器的形式選擇

主變壓器需要綜合考慮主變相數(shù)、主變調(diào)壓方式、連接組別、繞組數(shù)、容量比等諸多因素進(jìn)行選擇。通常情況下變電站主變壓器的設(shè)計(jì)都采用三相線或者單向線，規(guī)模較大的變電站宜選擇單相，否則選擇三相為宜;繞組數(shù)在110kV變電站的設(shè)計(jì)中的選擇，當(dāng)通過變電站主變壓器各個(gè)側(cè)繞組的功率達(dá)到變壓器總?cè)萘康陌俜种鍟r(shí)，應(yīng)當(dāng)使用三繞組變壓器，根據(jù)施工條件、工程要求，對分裂變壓器、自耦變壓器和普通三繞組變壓器;分接頭開關(guān)來控制變電站主變壓器的電壓，主要通過無激磁電壓、有載調(diào)壓兩種方式控制;我國110kV變電站主變壓器繞組采用Y連接方式。此外，當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，主變壓器所允許的過負(fù)荷的大小，例如按照《電氣工程電氣設(shè)計(jì)》手冊規(guī)定，冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，當(dāng)空氣溫度為零度時(shí)，允許的運(yùn)行時(shí)間不能超過18小時(shí)，當(dāng)空氣溫度為十度時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間不得超過八小時(shí)。運(yùn)行時(shí)間如果超出上限，就容易出現(xiàn)燒壞主變壓器的情況[2]。

三、110kV配電運(yùn)營設(shè)備及其設(shè)計(jì)、配置

（一）配電運(yùn)營設(shè)備

一般布置為110kV的戶外配電裝置，大部分使用軟母線半高型的布置方式;過電壓保護(hù)與接地時(shí)，主要利用裝設(shè)在110kV出線門型架上的兩支二十五米高的避雷針和站內(nèi)兩支二十五米高的獨(dú)立避雷針聯(lián)合作為防直擊雷保護(hù)，變電站主要以水平接地體為主要接地方式，以垂直方向的接地極為輔。水平接地帶主要是用熱鍍鋅扁鋼，垂直方向主要是用熱鍍鋅角鋼，主控制室和屋內(nèi)配電裝置埋設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)，各設(shè)備接地部位和主接地網(wǎng)應(yīng)相連，構(gòu)架避雷針、獨(dú)立避雷針和避雷器設(shè)置以垂直接地極組成的集中接地裝置和屋外主接地網(wǎng)相連。

逆變電源分系統(tǒng)的具體配置一般為逆變電源柜一面，正常運(yùn)行時(shí)逆變電源模塊大致由交流分系統(tǒng)進(jìn)行供電，故障時(shí)由外接直流電源供電。

通信電源分系統(tǒng)一般采用DC48V，大部分是正極接地，不單獨(dú)設(shè)置通信電源，配置兩套DC/DC轉(zhuǎn)換裝置。變電站按照無人值班設(shè)計(jì)，監(jiān)控系統(tǒng)采用較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

（二）斷路器的設(shè)計(jì)和選擇

斷路器是保障變電站和線路正常運(yùn)行的重要電氣設(shè)備，在110kV變電站中保護(hù)和控制了高壓回路。110kV變電站斷路器的選擇以同一型號、廠家的設(shè)備為佳，從配電的成本和維修角度來看可以減少備用件的種類，有利于進(jìn)行日常維修和維護(hù)工作。斷路器需要根據(jù)變電分測額定電壓、動(dòng)穩(wěn)定電流、額定電流和熱穩(wěn)定電流來選擇確定、設(shè)計(jì)額定開斷電流。在進(jìn)行斷路器的確定時(shí)，需要確保斷路器具有良好的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、絕緣性、較強(qiáng)的短路能力以及盡可能短的分段時(shí)間，來實(shí)現(xiàn)變電站安全、高效運(yùn)行的目的。110kV變電站的斷路器一般使用六氟化硫斷路器，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性能好、體積小、使命壽命周期比較長，這類斷路器的滅弧能力較強(qiáng)，比較易于維護(hù)和檢修。

（三）隔離開關(guān)及電壓主線的選擇

隔離開關(guān)的主要作用是隔離電源，有效控制110kV高壓線路，隔離開關(guān)在分開之后必須要有足夠的絕緣距離、比較明顯的斷開點(diǎn)和良好的動(dòng)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及機(jī)械強(qiáng)度，隔離開關(guān)的還要裝設(shè)必要的連鎖機(jī)構(gòu)。110kV電壓主線大部分使用軟導(dǎo)體導(dǎo)線，最廣泛應(yīng)用的是加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線，電暈檢驗(yàn)要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行。

（四）設(shè)計(jì)消弧及過電壓保護(hù)裝置

設(shè)計(jì)消弧及過電壓保護(hù)裝置是能夠迅速消除中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)弧光接地給電氣設(shè)備帶來危害的新技術(shù)產(chǎn)品，能夠確保10kV、35kV系統(tǒng)弧光接地過電壓和諧振過電壓不致造成危害。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)加裝本裝置后，在發(fā)生系統(tǒng)單向弧光接地時(shí)可以及時(shí)在30ms之內(nèi)動(dòng)作，使故障點(diǎn)電弧立即熄滅，有效限制弧光接地過電壓;裝置運(yùn)作后可以允許通過200A的電容電流連續(xù)通過兩個(gè)小時(shí)以上，便于用戶完成轉(zhuǎn)移負(fù)荷的倒閘操作之后再處理故障線路;可以通過這個(gè)裝置將發(fā)生在相與相之間的各種過電限制在三點(diǎn)五倍以下。裝置為金屬鎧裝封閉開關(guān)柜，具有諧振過電壓保護(hù)功能、弧光接地過電壓保護(hù)功能、故障信息上傳功能和裝置本體故障保護(hù)等功能[3]。

結(jié)論：通過以上敘述，要科學(xué)的進(jìn)行互感器選擇，對配電裝置的布設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，做好防雷保護(hù)、主變壓器、主要配電運(yùn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)和配置，最大限度的降低突發(fā)性事故的不利影響，促進(jìn)變電站的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)供電目標(biāo)，為國家電力安全穩(wěn)定的傳輸做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋子寧.110kV變電站配電設(shè)備設(shè)計(jì)及配置研究[J].工程技術(shù)與管理（英文），2019，003（004）：P.66-68.

[2]楊樂.淺談110kv智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，000（034）：2518.

[3]劉雷.110KV智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)維方式探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（01）：187-188.