有關110kV變電站一次設計的若干思考

王沛

摘 要:隨著我國國民經濟的持續、快速增長,電力負荷增長迅猛,全社會對電力供應的要求也日益嚴格。而作為整個供電系統的關鍵環節,變電站的重要性日益突出,只有按照當前的城市發展要求,進行科學合理的變電站設計,才能不斷滿足人們對電力的要求,實現電力企業的經濟效益、社會效益和環境效益。本文針對110 kV變電站的一次設計問題進行了一定的思考,分析了110 kV變電站設計中存在的一些問題。

關鍵詞:110 kV 變電站 一次設計 思考

中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0093-02

隨著經濟的持續發展和社會的不斷進步,全國各地的工業企業和居民對電力的需求愈來愈大,并且一直保持較高的增長速度。相應的,作為電力傳輸媒介的電網正在快速擴張和完善。110 kV高壓配電網是我國電網的重要組成部分,其變化可說是日新月異,全國每年都有大量新建的110 kV變電站投入運行,此外還有相當一部分的原有110 kV變電站進行擴建或改造。這就要求相關部門不斷完善110 kV變電站的設計,精益求精,以更好地滿足社會對電力供應的可靠性及電能質量等各方面的需求,充分發揮變電站設計在我國國民經濟發展中的作用。

1 變電站的重要性

電力系統的電壓轉換和分配工作都是借助變電站實現的,變電站是連接各個電網的樞紐,把不同級別的電網有機地聯系在一起,對電能進行有計劃、有步驟、有目的的控制和分流,它的安全性和穩定性直接影響到了整個電網系統的安全。

變電站在供電系統中的重要意義是實現高低壓的轉換工作,有的變電站將發電廠發出的電壓進行一定的升壓,降低電能在傳輸過程中的不必要的損耗;有的變電站將高壓轉換成低壓,再傳送給電力用戶。在變電站系統中,變壓器又是最為關鍵的設備。除此之外,斷路器、互感器、母線、防雷裝置以及二次系統也是變電站系統的重要組成部分。

110 kV變電站主要是供給用戶的,數量龐大,分布很廣。我們在設計110 kV變電站的時候,要立足以上特點,全面考慮,綜合分析實用性、靈活性和可靠性,有效地控制建設所需的成本,靈活應對電力系統出現的各種故障,向用戶提供安全、可靠的電能。設計人員應當貫徹國家有關工程建設的各項方針政策和規程規范;從全局利益出發,正確處理好安全與經濟、基建與生產運行、近期需要與長遠發展等方面的關系;從實際出發,結合國情,采用中等適用水平的建設標準;積極慎重的采用新技術、新設備、新材料、新結構。與時俱進、開拓創新,全方位、多角度、多層次地進行科學、合理的設計。

2 110 kV變電站一次設計的體會

2.1 電氣主接線的設計

變電站的電氣主接線在設計的時候,一定要以電網的作用、出線回路數、電氣設備的特性和電氣設備的負荷量為依據,不斷探索安全可靠、操作靈活、檢修便捷、造價低、便于擴建的設計方案。

由于110 kV數量大、線路多、分布廣的特點,設計師在進行電氣主接線設計的過程中,要重視節約成本,提高線路的實用性能,為此,變電站高壓側應選取斷路器較少的接線;電氣二次設計時,簡化繼電保護和二次回路,節約控制電纜的使用數量;選取電氣一次設備時,確保主線經濟實用,且可以控制電流。除此之外,設計師在相關的設計過程中,還要重視變電站占地面積和電能損耗的成本節省,盡量縮小變電站的占地面積,科學合理地選擇變壓器的品牌,最大限度地減少電能的消耗。

設計師要重視變電站靈活性的設計,滿足調度、維修和擴建的需求,變電站調度的時候,可以有效切除或投入線路和變壓器;相關人員維修時,要保證關閉斷路器和相應的繼電保護裝置居民的正常用電免受影響;在變電站擴建時,電氣的主接線設計能夠實現初級接線和最終接線的有效過渡,設計師在主線設計時必須設計出相應的擴建設備,保證各線路的獨立性。

設計師在設計電氣主接線時,要保證其穩定性和可靠性,確保變電站正常運行;對相關的線路和電氣設備進行全面檢修時,確保一級負荷和二級負荷;對斷路器維修時,確保系統供電的正常運行。

2.2 變壓器的選擇

應當根據變電站的實際情況,選取符合要求的變壓器類型。例如由我院承擔設計的州門司110 kV變電站,地處小水電豐富的資興電網,經論證,豐水期該站的110 kV母線電壓可能達到120 kV。因此,設計采用變比為121±8×1.25%／38.5±2×2.5%／10.5 kV的升壓型變壓器,以保證該站及資興電網的正常運行。經校驗,該型式的變壓器可以滿足枯水期州門司電能下網的要求。

季節負荷差異大或者是一、二級負荷數量較大時,可適當增加主變壓器的臺數;低壓側電力網有足夠備用電源時,可考慮只安裝1臺合適的主變壓器。在確定變壓器數量、型號和容量的時候,要綜合分析變壓器的總容量、制造容量、占地面積、配電裝置的成本、短路情況下的電流情況等各要素,選取合適的變壓器。一般情況,城市的電網系統安裝多于2臺的變壓器,可以有效預防其中1臺變壓器出現故障時,其它的變壓器能夠承擔相應的負荷。

電力系統的負荷是不斷變化的,每一個變電站的電壓也會發生相應的變化,工作人員在系統無功電力平衡的前提下,要對電力系統的電壓不斷地調整。電流變化較大、電壓偏移差值大的變電站,如果計算得出一般的變壓器無法滿足電力系統的用戶的質量要求時,工作人員應適度地調節變壓器。

避免選擇阻抗較高的變壓器,可以降低電能的損耗,但是前提是保證低壓側短路水平滿足規定的指標。除此之外,變壓器的生產商應不斷提高自身的生產水平和質量控制,推行相關的節能指標,節約電能,提高供電企業的經濟效益。

2.3 高壓配電裝置布置的方式

110 kV變電站主要采用了屋外布置和屋內布置的布置形式。屋外布置包括:中型布置、半高型布置和高型布置,其中中型布置成本比較低,抗震性能好;半高型布置可以在一定程度上縮短配電裝置的距離,增加布線的面積,但是不適用于回路較少的變電站;高型布置是針對雙母線的布置,對母線進行隔離,將線路的開關進行上下重疊布置。以上三種布置類型中,中型布置盡管占地面積較大,但是工作人員的維修強度和難度比較小;高型布置的優點是占地面積較小,但是具體操作比較困難,檢修工作難度系數大,并且抗震性能也比較薄弱。

2.4 斷路器的選擇

斷路器是110 kV變電站的重要環節,影響斷路器選擇的因素很多,要滿足各種指標的要求。

斷路器的絕緣性能要達到標準,保證當線路出現突發狀況,發生跳閘現象的時候,斷路器能夠實現良好的絕緣,為工作人員提供充裕的檢修時間;應選擇傳導性能較好的設備,避免負荷過重引發的線路故障現象,即使發生短路電流,依然可以保持較好的動穩定性和熱穩定性;選取構造簡單、重量較輕、占地面積小且易于維護、檢修的斷路器。

2.5 其它電氣設備的選擇

在110 kV變電站的設計中,除了要對變壓器、斷路器進行合理的選擇,還要對其他的一次設備進行合理選擇,比如電流互感器、電壓互感器、隔離開關、電容器、消弧線圈、站用變、熔斷器、避雷器等等。設計人員對這些設備的選擇要給予同等的重視。比如說消弧線圈,它可以自動消除電網的瞬間單相接地故障。當發生永久性(金屬)單相接地故障時,有兩種選擇:經選線裝置或者微機接地保護檢出故障線路后,作用于跳閘;也可以穩定電網在故障中運行一段時間,等到調度部門轉移負荷后延時跳開故障線路,保證電網的可靠性和安全性。

3 結語

我國110 kV高壓配電網的用戶眾多,線路密布,分布極廣,它的穩定性意義重大。作為其中的關鍵環節,110 kV變電站的正常運行至關重要。只有進行科學合理的設計,才能保證整個供電系統的穩定性和安全性,提高電力用戶的用電質量,促進國民經濟的發展。

參考文獻

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