110kV變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)分析

林少華（中色科技股份有限公司，河南洛陽471039）

110kV變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)分析

林少華（中色科技股份有限公司，河南洛陽471039）

現(xiàn)今，我國電網(wǎng)的規(guī)模隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而擴(kuò)大，變電站數(shù)量規(guī)模都在不斷增大，特別是110kV變電站，為我國電力的安全輸送提供了基礎(chǔ)。110kV變電站的安全運(yùn)行離不開自動(dòng)化的建設(shè)與管理，而保障110kV變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵就是主要電氣設(shè)備的繼電保護(hù)裝置，變電站在設(shè)計(jì)過程中重要的構(gòu)成就是電氣的二次部分設(shè)計(jì)以及繼電保護(hù)，本文就主要對110kV變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

110kV變電站；電氣；二次部分；設(shè)計(jì)；分析

1 引言

對110kV變電站電氣二次部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要從變電站運(yùn)行的可靠性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等綜合角度考慮，首先要確定110kV變電站主要線路的主接線，通過電氣設(shè)備的供電范圍以及負(fù)荷計(jì)算，確定110kV變電站主變壓器的基本型號以及所需要的數(shù)量，然后要計(jì)算電氣設(shè)備的短路結(jié)果，從而可以選擇合適的電氣設(shè)備保護(hù)方案，再進(jìn)行變電站主電氣設(shè)備繼電保護(hù)整定計(jì)算，通過設(shè)計(jì)后進(jìn)行檢驗(yàn)分析，這就是110kV變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)的全過程。

2 對110kV變電站電氣一次部分的設(shè)計(jì)分析

在進(jìn)行 110kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇110kV變電站主電氣設(shè)備，進(jìn)行型號以及參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，首先要統(tǒng)計(jì)主變壓器的基本參數(shù)，通過對主變壓器的型號、額定電壓與容量、連接的組別、空載以及負(fù)載下的損耗、空載的電流、阻抗的高低、高中以及中低電壓。然后根據(jù)這些參數(shù)以及公式進(jìn)行阻抗的折算。

對110kV的主變壓器做完阻抗折算后，還需要設(shè)計(jì)電氣的主接線，在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，要遵循一定的設(shè)計(jì)基本要求：①不管是對110kV變電站進(jìn)行一次或者二次部分的設(shè)計(jì)，都需要做好電氣主接線的設(shè)計(jì)，這是變電站設(shè)計(jì)中必不可少的重要組成；②變電站在進(jìn)行電氣設(shè)備主接線的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到多種要素，例如，變電站主電氣設(shè)備的特點(diǎn)，所具備的回路數(shù)、電氣負(fù)荷的性質(zhì)以及變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中國所起到的根本作用于地位。主接線的形式設(shè)計(jì)要從經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及安全性角度出發(fā)，滿足變電站的安全、可靠供電原則，嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求靈活的設(shè)計(jì)主接線，盡可能簡化主接線的結(jié)構(gòu)。

3 計(jì)算110kV變電站電氣設(shè)備的短路電流

110kV變電站在進(jìn)行電氣二次部分的設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，電氣設(shè)備會(huì)由于多種原因造成短路，一般主要有幾下幾種情況：①相關(guān)的電氣設(shè)備會(huì)因機(jī)械損壞以及設(shè)備老化、過電壓以及雷擊現(xiàn)象引起短路；②一些變電站的輸電架空線路會(huì)受到自然環(huán)境以及動(dòng)物的破壞而發(fā)生短路；③變電站電氣設(shè)備需要定期檢修與維護(hù)，電氣設(shè)備頻繁發(fā)生短路故障的大部分原因是由于在進(jìn)行最初的設(shè)計(jì)以及后期的檢修維護(hù)時(shí)出現(xiàn)失誤；④變電站工作人員不按照規(guī)范要求操作也會(huì)引起短路故障。

而對電氣設(shè)備提前進(jìn)行短路計(jì)算，可以有效的保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，選擇合適的電氣設(shè)備，再通過科學(xué)的校驗(yàn)，可以有效的避免電氣設(shè)備短路故障的發(fā)生。若是計(jì)算的短路電流值偏差較大，可以通過整定計(jì)算以及限流措施進(jìn)行改善，在計(jì)算110kV變電站電氣二次部分的短路電流計(jì)算時(shí)，我們還要考慮到設(shè)備本身的電阻。變電站電氣設(shè)備的短路計(jì)算主要有名值或者是標(biāo)幺值方法，在實(shí)際的短路電流計(jì)算中，要按照電網(wǎng)的具體情況選擇合適的計(jì)算方法。

4 對110kV變電站進(jìn)行線路的保護(hù)分析

在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，我們需要考慮到各種電力故障問題，因?yàn)樽冸娬镜闹麟姎庠O(shè)備很容易受到自身、外力或者環(huán)境的影響，一旦發(fā)生電氣故障，就很容易形成短路，電氣故障具有嚴(yán)重的破壞作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①一些電氣設(shè)備在故障的位置會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流，當(dāng)短路電流足夠大時(shí)就會(huì)形成電弧燃燒，從而損壞電氣設(shè)備；②一般當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短路電流，當(dāng)短路電流由故障的設(shè)備流向正常的電氣設(shè)備時(shí)，就會(huì)由于電動(dòng)力以及發(fā)熱的影響，破壞設(shè)備本身的絕緣性，甚至還會(huì)造成機(jī)械上的破壞，極大的縮減了電氣設(shè)備的使用年限；③一旦出現(xiàn)短路故障，就會(huì)降低電網(wǎng)運(yùn)行中的電壓值，使得很多電力用戶都會(huì)受到破壞；④短路故障會(huì)影響變電站與變電站之間的安全穩(wěn)定性關(guān)系，從而破壞整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的癱瘓。

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中會(huì)經(jīng)常突發(fā)這種短路故障，所以我們要采取有效的措施應(yīng)對故障損失，一些可以避免的事故要盡早發(fā)現(xiàn)，并且及時(shí)處理，將容易出現(xiàn)短路故障的元件與設(shè)備進(jìn)行檢修或切除，從而保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。想要快速的切除故障，就要對電氣設(shè)備進(jìn)行繼電保護(hù)，繼電保護(hù)裝置可以有效的保證設(shè)備的安全性，及時(shí)的應(yīng)對電氣設(shè)備的不正常故障問題，繼電保護(hù)裝置是一種自動(dòng)化的裝置，可以及時(shí)的應(yīng)對故障問題，發(fā)出故障信號或者作出保護(hù)動(dòng)作，繼電保護(hù)的主要作用：①繼電保護(hù)裝置可以快速有效的將故障部分切除，從而保證設(shè)備的故障設(shè)備不繼續(xù)受到破壞，也保證其他電氣設(shè)備正常的運(yùn)行；②繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行的不正?，F(xiàn)象，因?yàn)楸旧淼难b置是自動(dòng)化處理系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際的情況作出一定的反應(yīng)，比如跳閘、發(fā)出故障信號以及減小負(fù)荷等，這時(shí)候，電氣設(shè)備主要是根據(jù)故障的類型以及程度進(jìn)行一定程度的延時(shí)，避免發(fā)生故障處理的誤動(dòng)作。

變電站主電氣設(shè)備繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵組成，繼電保護(hù)配置在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足電力系統(tǒng)的基本原則，此外還要根據(jù)變電站的具體情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，除了對110kV變電站主電氣設(shè)備繼電保護(hù)，還要考慮到輔助以及后備的保護(hù)。110kV變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)時(shí)還要對線路進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，線路設(shè)計(jì)時(shí)還要計(jì)算末端的線路短路電流，然后根據(jù)不同的線路進(jìn)行繼電保護(hù)的整定計(jì)算，分別對10kV、35kV側(cè)端的線路設(shè)備進(jìn)行繼電保護(hù)的整定計(jì)算。

5 110kV變電站主變壓器繼電保護(hù)的分析

5.1 110kV變電站主變壓器設(shè)備的保護(hù)

變電站內(nèi)的變壓器是最重要的供電設(shè)備，若是變壓器出現(xiàn)故障就會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在進(jìn)行變壓器的繼電保護(hù)時(shí)要選擇合適的配置與性能，從而保證變壓器的安全運(yùn)行。

一般變壓器故障主要出現(xiàn)在內(nèi)部與外部，內(nèi)部的變壓器故障為油箱內(nèi)故障與外故障，油箱內(nèi)的故障主要是接地短路、鐵心損壞、相間短路等。油箱外故障，一般都是由于接地短路或者是相間的短路造成的故障，變壓器內(nèi)部故障會(huì)給設(shè)備帶來極大的損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生爆炸，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)都癱瘓瓦解。我們要做好變壓器的繼電保護(hù)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)變壓器的不正常故障狀態(tài)，采取有效的措施應(yīng)對。

5.2 110kV變電站主變壓器繼電保護(hù)整定方法分析

110kV變電站主變壓器繼電保護(hù)的整定方法主要有幾個(gè)：①采用電流速斷的保護(hù)方法，一般對容量比較小的變壓器來說，采用電流速斷來保護(hù)變壓器；②當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏性要求時(shí)或主變壓器容量較大時(shí)根據(jù)需要裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；③外部相間短路引起的過電流保護(hù)；④對變壓器有過負(fù)荷的可能性時(shí)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)；⑤裝設(shè)瓦斯保護(hù)和溫度報(bào)警信號；⑥針對中性點(diǎn)直接接地的主變壓器裝設(shè)相應(yīng)的中性點(diǎn)保護(hù)。當(dāng)然，對大容量變壓器還有阻抗保護(hù)等其它保護(hù)措施。總之，主變壓器的保護(hù)應(yīng)根據(jù)主變壓器的容量和靈敏系數(shù)的要求以及保護(hù)的動(dòng)作配合，具體情況具體分析，做出安全合理的繼電保護(hù)方案。

6 結(jié)束語

總之，110kV變電站電氣二次部分的設(shè)計(jì)包括有較多的內(nèi)容，我們應(yīng)當(dāng)注重到二次部分設(shè)計(jì)中的每一個(gè)要點(diǎn)，做好110kV變電站主電氣設(shè)備的保護(hù)措施，從而保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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