城市110kv變電站電氣一次設(shè)計(jì)的分析

1、<p>　　城市110kV變電站電氣一次設(shè)計(jì)的分析</p><p>　　摘要：變電站在輸配電的系統(tǒng)中是重要環(huán)節(jié)，它是電網(wǎng)中非常重要的監(jiān)控點(diǎn)，變電站對(duì)提高電網(wǎng)供電可靠性起著關(guān)鍵性作用。本文主要介紹了變壓器與主接線(xiàn)的相關(guān)設(shè)計(jì)以及配電裝置的設(shè)計(jì)配置。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:110kV變電站；電氣；一次設(shè)計(jì)；分析 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TM4

2、 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言: </b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量的要求日益提高。國(guó)家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造、拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過(guò)其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。近年

3、來(lái)110kV變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展。科學(xué)的變電站設(shè)計(jì)方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性,降低配電網(wǎng)損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源，體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路。 </p><p>　　一、變壓器與主接線(xiàn)的相關(guān)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1、變壓器的選擇 </b></p><p>　　（1）當(dāng)變電站負(fù)荷以下條件中

4、的任何一條時(shí),均必須安裝至少兩臺(tái)以上的變壓器:其一,存在大量的一級(jí)負(fù)荷或者雖然屬于二級(jí)負(fù)荷但從安全角度考慮時(shí)；其二,季節(jié)性負(fù)荷變化較大的地區(qū)；其三,幾種特定負(fù)荷較大的情況下,如動(dòng)力電與站名共用變壓器、電源系統(tǒng)不接地、電氣裝置外露等等。 </p><p>　?。?）變壓器的臺(tái)數(shù)。在城網(wǎng)變電站中通常都配有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的主變,這是因?yàn)楫?dāng)某一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí),可以將其上的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)變壓器上, 以確保電力系統(tǒng)能夠

5、正常供電。對(duì)于110kV 變電站而言,在滿(mǎn)足相同供電能力以及供電可靠性的前提下,應(yīng)當(dāng)安裝幾臺(tái)變壓器更為合理, 則需要按照該區(qū)域的具體供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、運(yùn)行方式等等進(jìn)行確定,同時(shí)還需要考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性這兩大原則,具體內(nèi)容如下:其一,確定主變?nèi)萘?。在總?fù)荷一定時(shí),當(dāng)停止其中某一臺(tái)變壓器,要求供電能力保持不變；其二,變壓器自身的容量上限;其三,變壓器的實(shí)際占地編輯。由于110kV 變電站多位于市區(qū),而市區(qū)本身面積比較有限,為此,節(jié)約變壓器

6、的占地面積就顯得尤為重要。而安裝三臺(tái)變壓器顯然要比兩臺(tái)占地面積大;其四,設(shè)備投資。當(dāng)采用高壓有斷路的接線(xiàn)方式時(shí),通常都會(huì)使用 SF6斷路器,而采用 T 接線(xiàn)方式或是線(xiàn)路變壓器組接線(xiàn)方式時(shí),則需要建設(shè)出線(xiàn)間隔,這樣一來(lái)投資勢(shì)必會(huì)有所增大；其五,短路電流水平。當(dāng)變壓器單臺(tái)容量提高以后,勢(shì)必會(huì)使低壓側(cè)的短路容量有所增大,這樣一來(lái)就會(huì)給10kV配電設(shè)備的選型帶來(lái)一定的困難，因此,當(dāng)變壓器容量較大致使10kV</p><p&g

7、t;　　2、電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) </p><p>　　（1）內(nèi)橋接線(xiàn)屬于終端變電站最為常用的一種主接線(xiàn)方式,其具有如下優(yōu)點(diǎn):斷路器數(shù)量少、線(xiàn)路故障操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)接線(xiàn)清晰、保護(hù)配置與整定簡(jiǎn)單。當(dāng)送電線(xiàn)路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),僅僅需要將故障位置的斷路器斷開(kāi)便可以切除故障區(qū)段,不影響整體線(xiàn)路的運(yùn)行。為此,建議110kV 在電氣設(shè)計(jì)上,應(yīng)當(dāng)盡量采用內(nèi)橋主接線(xiàn)的方式,這樣有利于提高系統(tǒng)的供電可靠性。 </p><p

8、>　　（2）線(xiàn)路與變壓器組接線(xiàn)。這是一種比較簡(jiǎn)單的接線(xiàn)方式。僅需在變電站低壓側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)移負(fù)荷操作就能保證負(fù)荷正常用電,并且對(duì)相鄰變電站基本無(wú)任何影響。 </p><p>　　110kV變電站系統(tǒng)接線(xiàn)圖 </p><p>　　3、城區(qū) 110kV 中心變電站 </p><p>　　通常可采用有匯流母線(xiàn)形式的主接線(xiàn)，包括單母線(xiàn)分段形式、單母線(xiàn)分段帶旁路母線(xiàn)形式、雙母

9、線(xiàn)形式。單母線(xiàn)斷路器分段接線(xiàn)一般分 2～3 段，如果一段母線(xiàn)發(fā)生故障，則分段斷路器將會(huì)自動(dòng)把故障段隔離出來(lái)，使正常段的母線(xiàn)可以工作。因不同段母線(xiàn)同時(shí)故障或檢修的幾率非常低，所以分別在不同分段處接入電源，就能夠顯著提高供電可靠性與靈活性。 </p><p>　　至于雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式是變電站具有互為備用的兩組母線(xiàn)，每回進(jìn)、出線(xiàn)都通過(guò)一臺(tái)斷路器和兩組并列的隔離開(kāi)關(guān)分別與兩組母線(xiàn)可靠連接。其供電可靠性表現(xiàn)為：通過(guò)兩組隔離開(kāi)

10、關(guān)的倒換操作可以輪流檢修其中一組母線(xiàn)而不會(huì)中斷供電，當(dāng)檢修接于任一母線(xiàn)的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)所屬的一條回路及與該開(kāi)關(guān)相連的一組母線(xiàn)，而不影響其他回路的正常供電。同時(shí)雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式的運(yùn)行方式可選擇一主一備、分列、并列等，以滿(mǎn)足靈活調(diào)度要求。因此對(duì)于供電區(qū)域中重要的110kV 樞紐變電站可選擇雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式與單母線(xiàn)分段帶旁路形式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以確定其主接線(xiàn)形式。例如，某變電站110kV線(xiàn)路有4回，其中備用兩回?？蛇x擇雙母線(xiàn)接線(xiàn)或單

11、母線(xiàn)分段接線(xiàn)兩種： </p><p>　　雙母分段帶旁路接線(xiàn) 單母分段接線(xiàn) </p><p>　　4、終端 110kV 變電站 </p><p>　　對(duì)一般終端變電站基本采用無(wú)匯流母線(xiàn)的主接線(xiàn)形式，主要采用橋形接線(xiàn)以及線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)。 </p><p>　　線(xiàn)路變壓器組接線(xiàn)這一接線(xiàn)方式相對(duì)較簡(jiǎn)單，其高壓配電相關(guān)裝置中僅配置兩單位的設(shè)備單元

12、，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于接線(xiàn)簡(jiǎn)單而且占地面積極小。如果一臺(tái)主變線(xiàn)路在檢修時(shí)出現(xiàn)故障，并且要退出運(yùn)行，那只要將變電站低壓側(cè)作轉(zhuǎn)移負(fù)荷操作，就能夠使全部負(fù)荷正常供電。地方電網(wǎng)中使用的 110kV 類(lèi)型終端變電站，假若主變?nèi)萘靠蓾M(mǎn)足“N-1”準(zhǔn)則的要求，則對(duì)其采用內(nèi)橋接線(xiàn)這一方式可以有效地提高系統(tǒng)供電的可靠性；而對(duì)于變電站內(nèi)部變壓器經(jīng)常切換或者當(dāng)變電站外部系統(tǒng)有穿越功率流過(guò)時(shí)則應(yīng)采用外橋式接線(xiàn)。 </p><p>　　二、配電

13、裝置的設(shè)計(jì)配置 </p><p>　　1、GIS 組合電器的配電裝置 </p><p>　　在110kV變電站工程的建設(shè)中，時(shí)常會(huì)因變電站所在的場(chǎng)地過(guò)窄或是 110kV 進(jìn)出線(xiàn)規(guī)模過(guò)大，使 110kV 類(lèi)型配電裝置運(yùn)用三相共箱式全封閉類(lèi)型組合電器作為主要配置。其運(yùn)用的布置形式應(yīng)該為戶(hù)外中型且支持管型母線(xiàn)的雙列式布置，在其中的一組母線(xiàn)應(yīng)該用于配垂直端口相關(guān)的單柱隔離這一開(kāi)關(guān)，而另一組的母線(xiàn)則

14、用來(lái)配雙水平的單斷口的旋轉(zhuǎn)類(lèi)型隔離開(kāi)關(guān)，這一布置自身的特點(diǎn)是主變進(jìn)線(xiàn)跟母聯(lián)，外加分段和母設(shè)間隔以及出線(xiàn)間隔，都通過(guò)母線(xiàn)來(lái)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)布置，不會(huì)單獨(dú)地占用間隔，只要這樣就可以將配電裝置內(nèi)縱向尺寸進(jìn)行很好地壓縮。GIS 中的相關(guān)結(jié)構(gòu)為緊湊類(lèi)型三相共箱形式的，三相導(dǎo)體也是共面布置而成的，其整體的開(kāi)關(guān)設(shè)備全是采用彈簧電動(dòng)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，且通過(guò)一套機(jī)構(gòu)來(lái)操作，從而實(shí)現(xiàn)三相聯(lián)動(dòng)。 </p><p>　　2、COMPASS 組合電器

15、</p><p>　?。?）運(yùn)行中可靠性很高 </p><p>　　常規(guī)的電器設(shè)備方案中每個(gè)間隔都包括了1臺(tái)斷路器和3個(gè)電流互感器外加2套隔離開(kāi)關(guān)，其對(duì)地閃絡(luò)點(diǎn)總共18個(gè)，但COMPASS 中145kV型的組合電器卻把這些電器設(shè)備進(jìn)行組合，且每一間隔中對(duì)地閃絡(luò)點(diǎn)只設(shè)9個(gè)，那么對(duì)地閃絡(luò)幾率就低了一半，這樣就提高了運(yùn)行的可靠性。COMPASS中145kV 型組合電器對(duì)中斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的閉鎖進(jìn)

16、行了間隔，且在間隔中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不必考慮第二次電纜以及加裝電磁鎖。這樣不僅簡(jiǎn)單可靠，還有效地減少了斷路器處在合閘位置時(shí)候帶負(fù)荷進(jìn)行分合隔離開(kāi)關(guān)操作的幾率。 </p><p>　?。?）各元件的組合科學(xué) </p><p><b>　?、?活動(dòng)型部件 </b></p><p>　　它是由 3 極 Γ 部件以及活動(dòng)小車(chē)兩者組成。且滅弧室水平地布置于組合

17、電器的上方，而SF6電磁型的電流互感器則布置于組合電器的左側(cè)，這兩類(lèi)元件之間通過(guò)特殊高強(qiáng)度型的金屬?gòu)濐^進(jìn)行連接并形成了一個(gè) Γ 型的活動(dòng)部件，它通過(guò)電流互感器中外部瓷套來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)型斷路器為了應(yīng)對(duì) 145kV 這種等級(jí)對(duì)地絕緣所需要的 145kV 型瓷套，降低了對(duì)地絕緣部件使用量，進(jìn)而提高了運(yùn)行中的穩(wěn)定性，緩解了空間壓力。 </p><p><b>　?、?固定型部件 </b></p&g

18、t;<p>　　它通過(guò)六項(xiàng)支柱絕緣子進(jìn)行組合，然后固定于金屬型框架的前后兩端，其固定部件與上述移動(dòng)部件緊密地靠在一起從而組成兩對(duì)隔離開(kāi)關(guān)，且動(dòng)觸頭安裝在 GAMMA 部件上，而靜觸頭則安裝于支柱絕緣子上。 </p><p>　　3、接線(xiàn)的方式和布置非常美觀 </p><p>　　COMPASS 羅盤(pán)變電站中接線(xiàn)和母線(xiàn)使用的是管母線(xiàn)（鋁錳合金管材料），能滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定兩個(gè)要

19、求。間隔至母線(xiàn)對(duì)自支的撐力進(jìn)行了考慮，從而能夠直接地連接，無(wú)需其他構(gòu)架及支撐絕緣子，其固定于金屬框架之上的絕緣子中的接線(xiàn)樁頭能夠?qū)φ麄€(gè)母線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行支撐，且母線(xiàn)連接之后構(gòu)成了一個(gè)倒三角的結(jié)構(gòu)，這就使變電站中的界限布置變得整齊、美觀。 </p><p>　　4、現(xiàn)場(chǎng)中安裝調(diào)試非?？旖?</p><p>　　COMPASS 中組合電器在活動(dòng)部分都是在制造廠進(jìn)行組裝和調(diào)試的，在現(xiàn)場(chǎng)只要將整個(gè)間隔安

20、裝于幾個(gè)立柱之上，這就大大減少了安裝時(shí)間及調(diào)試工作量。往往這類(lèi)變電站在間隔安裝和調(diào)試時(shí)只要 3～4d 的時(shí)間就可以完成。若采用普通電器設(shè)備型變電站，則安裝時(shí)間更長(zhǎng)，工作量更大且調(diào)試繁瑣。 </p><p>　　5、日常的維護(hù)量很少 </p><p>　　根據(jù)已經(jīng)建完投運(yùn)并且采用了 COMPASS 和 145kV 類(lèi)型組合電器的 110kV 變電站的實(shí)際數(shù)據(jù)看出，COMPASS 和 145k

21、V相組合的電器要比常規(guī)的設(shè)備在定期清掃瓷瓶方面工作量減少一半，而且日常維護(hù)的工作量也很少，非常方便。 </p><p>　　6、符合相關(guān)的安全規(guī)程制度 </p><p>　　單斷路器如果要進(jìn)行檢修需退出運(yùn)行時(shí)，其總體移動(dòng)模塊要向右方平行移動(dòng) 1200mm，這時(shí)斷路器兩端就會(huì)形成一個(gè)隔離斷口，且斷開(kāi)點(diǎn)距離要比規(guī)程所要求的900mm大；這時(shí)候COMPASS 組合電器中最小爬電距離為3340mm

22、，完全符合安全規(guī)程和相關(guān)技術(shù)要求。 </p><p><b>　　三、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　電網(wǎng)內(nèi) 110kV 型變電站的電氣設(shè)計(jì)一定要按照“兩型一化”的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中所處地位和作用以及負(fù)荷性質(zhì)等條件，同時(shí)結(jié)合變電站所處的綜合環(huán)境條件，在滿(mǎn)足其供電可靠性、功能性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等前提條件下，進(jìn)行主接線(xiàn)、總體布置方案的優(yōu)化與選擇。