110kV變電站電氣裝置發(fā)展前景展望

陳有明

（漳州電業(yè)局，福建 漳州 363000）

1 主接線型式的發(fā)展

1.1 主接線型式的變化

1.1.1 110kV變電站在電網(wǎng)中的地位下降,110kV出線數(shù)目明顯減少

目前110kV電力網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中已經(jīng)屬于配電網(wǎng)絡(luò),對(duì)于新建的110kV變電站,采用“一進(jìn)一出”的進(jìn)出線方式是最普遍的。110kV出線數(shù)目的減少,直接決定了變電站接線的簡(jiǎn)化。

1.1.2 具備更高可靠性的SF6和真空斷路器全面取代少油或多油式斷路器

設(shè)置旁路設(shè)施的目的是為了減少在斷路器檢修時(shí)對(duì)用戶供電的影響。SF6斷路器和真空斷路器的檢修周期可長(zhǎng)達(dá)20年,在變電站中選用了SF6斷路器和真空斷路器后,斷路器檢修幾率大為減少,提高單回線路供電可靠性的根本措施轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)第二供電回路,因?yàn)樵趩位鼐€路供電情況下中斷供電的主要因素已經(jīng)是線路故障,而不是斷路器檢修。故隨著近十多年來SF6和真空斷路器在110kV變電站中的普遍應(yīng)用,帶旁路母線的接線方式在110kV及其以下電壓等級(jí)已告別了歷史舞臺(tái)。

1.1.3 110kV變電站由常規(guī)、有人值班站轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合自動(dòng)化站,實(shí)行無人值班、遠(yuǎn)方控制

某地區(qū)從20世紀(jì)的1997年建成第一座110kV綜合自動(dòng)化無人值班站起,以后新建110kV變電站全為綜合自動(dòng)化無人值班站,并陸續(xù)對(duì)過去的老站全部進(jìn)行了自動(dòng)化無人值班改造,變電站的控制模式也相應(yīng)由過去的現(xiàn)場(chǎng)操作轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)方控制。隔離開關(guān)不宜遠(yuǎn)方控制,為適應(yīng)遠(yuǎn)方控制的要求,變電站的電氣主接線型式應(yīng)盡量減少改變運(yùn)行方式時(shí)隔離開關(guān)的倒閘操作,減少變電站電壓等級(jí)和簡(jiǎn)化接線,選用雙繞組變壓器,避免采用雙母、單母分段、帶旁路母線等隔離開關(guān)操作多的接線型式。對(duì)某地區(qū)110kV變電站的情況統(tǒng)計(jì)也說明了這一點(diǎn),在1997年前建成的15座變電站中,有11座具有110kV、35kV和10kV三個(gè)電壓等級(jí),占70%以上,而在1997年后建成的20座變電站中,僅有7座具有三個(gè)電壓等級(jí),只占35%。

1.1.4 110kV變電站35kV、10kV出線的數(shù)目沒有明顯變化

根據(jù)某地區(qū)110kV變電站統(tǒng)計(jì)資料,1997年前和1997年后建成的變電站35kV出線和10kV出線數(shù)目沒有明顯變化,35kV出線一般在4～6回,10kV出線一般在10回左右。這可以從兩方面來加以解釋:一是35kV出線和10kV出線數(shù)目是由變電站主變壓器容量決定的,而110kV變壓器容量受制造工藝、經(jīng)濟(jì)因素和技術(shù)條件的影響,在過去幾十年里沒有太大的變化；二是35kV和10kV電壓等級(jí)很多時(shí)候直接針對(duì)用戶,受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用戶需求的影響,需要盡可能多設(shè)置出線間隔。另外,考慮到變電站供電的可靠性和靈活性，絕大多數(shù)的變電站建設(shè)規(guī)模按三臺(tái)主變壓器考慮,因此110kV變電站35kV和10kV部分的接線型式過去幾乎全采用單母分段。

1.2 主接線型式的現(xiàn)狀及前景展望

目前,對(duì)于新建的110kV變電站,110kV部分“一進(jìn)一出”的進(jìn)出線方式是最普遍的,單母線接線、橋形接線、線路變壓器組進(jìn)線也相應(yīng)成為主選,而單母線分段的接線方式多用于有四回進(jìn)出線的場(chǎng)合,已經(jīng)不是很常見了。對(duì)于最終容量為單臺(tái)主變的變電站,線路變壓器組進(jìn)線方式無疑是首選,不過考慮到電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)和變電容量的備用,目前新建的110kV變電站建設(shè)規(guī)模還是以三臺(tái)主變居多,擴(kuò)大外橋、擴(kuò)大內(nèi)橋方式無疑應(yīng)用得更普遍些。

2 變電站一、二次設(shè)備的簡(jiǎn)化和發(fā)展

110kV變電站的主接線及配電裝置型式發(fā)生了許多變化,更重要的是,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力行業(yè)的發(fā)展,110kV變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中的地位和功能發(fā)生了許多改變,這些必然會(huì)帶來變電站電氣一、二次設(shè)備的變化。一、二次設(shè)備的簡(jiǎn)化,不僅降低了造價(jià),也降低了設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率,減小了配電裝置的尺寸和占用空間,有利于減小變電站的占地面積,所以在技術(shù)條件許可的前提下,能簡(jiǎn)化的設(shè)備就應(yīng)該大膽地簡(jiǎn)化。

2.1 耦合電容器和線路電壓互感器

在過去的110kV變電站中,耦合電容器和線路電壓互感器是很常見的一種設(shè)備,主要用于構(gòu)成載波通道和為重合閘裝置提供線路側(cè)電壓,在一些年代久遠(yuǎn)的裝設(shè)了手動(dòng)同期裝置的變電站中甚至用于提供同期電壓。目前,載波通信方式由于其傳輸速率和可靠性的限制,在變電站中已經(jīng)被光纖和微波通信方式所取代。另外,由于110kV電壓等級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)已屬于配電網(wǎng)絡(luò),在很多地區(qū),出于保護(hù)配置簡(jiǎn)單、整定方便和負(fù)荷潮流分布更加安全合理的需要,110kV電壓等級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)都不再環(huán)網(wǎng)運(yùn)行,而是采用單電源方式運(yùn)行,電源點(diǎn)多為更高電壓等級(jí)變電站的110kV出線,線路倒換運(yùn)行方式的電壓并列點(diǎn)也在更高電壓等級(jí)變電站的110kV出線斷路器上,這樣110kV變電站110kV線路重合閘方式檢測(cè)無電壓,和35kV、10kV線路重合閘一樣,無需檢測(cè)其線路側(cè)是否有電壓。所以,在一般情況下,110kV變電站110kV線路側(cè)的耦合電容器、線路電壓互感器等設(shè)備應(yīng)該可以取消了。當(dāng)然,那些有小電廠上網(wǎng)的110kV線路除外。

2.2 主變套管TA

同樣的,由于110kV電壓等級(jí)的變電站已經(jīng)不再考慮旁路母線的設(shè)置了,過去為代路切換主變差動(dòng)保護(hù)而經(jīng)常考慮的主變110kV側(cè)套管TA也可以考慮簡(jiǎn)化。現(xiàn)在,主變110kV側(cè)斷路器間隔獨(dú)立TA一般是五個(gè)繞組,其中保護(hù)繞組三個(gè),測(cè)量繞組一個(gè),計(jì)量繞組一個(gè)。考慮到過去常常需要設(shè)置的110kV母差保護(hù)由于變電站出線回路數(shù)的減少現(xiàn)在已經(jīng)不再考慮了,這樣,三個(gè)保護(hù)繞組一個(gè)用于差動(dòng),一個(gè)用于后備,還備用一個(gè)。所以,主變壓器110kV側(cè)套管TA大可以取消。

2.3 變電站同期裝置

110kV變電站中110kV電壓等級(jí)同期并列點(diǎn)的取消,直接會(huì)導(dǎo)致變電站集中同期裝置的取消,這大大簡(jiǎn)化了變電站中相應(yīng)電氣控制回路的接線。

2.4 母差保護(hù)

隨著110kV變電站的出線回路數(shù)越來越少,變電站中原先很常見的母差保護(hù)現(xiàn)在已經(jīng)很難遇到了,取而代之的是進(jìn)線備自投裝置。這種裝置用于“兩路進(jìn)線,一用一備”的場(chǎng)合,對(duì)于提高供電可靠性,減少停電時(shí)間有很大的好處。

3 結(jié)束語

110kV電力網(wǎng)絡(luò)已下降為配電網(wǎng)絡(luò),大多數(shù)110kV變電站也淪為負(fù)荷型的終端變電站。相信隨著相關(guān)領(lǐng)域各種技術(shù)的迅速發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也將不斷地發(fā)展,并逐步滿足電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的需求及對(duì)電能質(zhì)量要求不斷提高的需求。

參考消息

[1]陳志梅,孟忠澤,王健,李楊,弓建新.110kV 變電站綜合分析裝置的設(shè)計(jì)原則探討[J].電力學(xué)報(bào)，2003-03-30.