220kV用戶終端變電站電氣設(shè)計(jì)探析

隋淼++王憲強(qiáng)

摘 要：220kV變電站設(shè)計(jì)是系統(tǒng)性的工作，以主接線設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、防雷設(shè)施等內(nèi)容為主，其中，電氣主接線設(shè)計(jì)、設(shè)備的選擇、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和供電穩(wěn)定性相關(guān)，故需全面分析設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而保證供電質(zhì)量。下面，本文將從以下幾點(diǎn)闡述。

關(guān)鍵詞：220kV變電站；電氣設(shè)計(jì)；電源接線；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0165-01

為滿足電力系統(tǒng)接入要求，用戶終端變電站應(yīng)采用安全可靠的自動(dòng)化技術(shù)及設(shè)備。采用合理的接線形式。無論是信息的采集，還是數(shù)據(jù)的處理，都由計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備完成，變電站是在通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上建立的，通過自動(dòng)裝置、微機(jī)保護(hù)等技術(shù)的有效結(jié)合，從根本上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理、提高經(jīng)濟(jì)效益，保證變電站可靠運(yùn)行。

1 220kV變電站工程概況

烏努格吐山220kV變電站是用戶終端變電站，包括：220kV開關(guān)室、35kV及10kV開關(guān)室、變壓器室、電容器室、所用變室、直流電源室、控制室等基礎(chǔ)性設(shè)施。變電站軸線長度為68.25米，跨度為22.80米，高度為15.30米，是兩層的框架結(jié)構(gòu)。220kV的配電室、控制室設(shè)置在二層，35kV及10kV配電室、電容器室、所用變及直流電源室設(shè)置在一層。220kV電源進(jìn)線為2回。

2 220kV變電站電氣部分設(shè)計(jì)概述

2.1 電氣主接線的基本要求

（1）保證供電質(zhì)量。電力生產(chǎn)過程中，安全、可靠是相對首要的工作，停電不僅能增加電能損失總量，還能加大各部門的經(jīng)濟(jì)損失，情況嚴(yán)重時(shí)還會危害人身健康、機(jī)械設(shè)備等。因此，變電站的主接線需保證供電安全、可靠。從另一方面來講，頻率、電壓的可靠穩(wěn)定性、安全性是控制電能質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)，主接線應(yīng)在不同運(yùn)行方式下滿足相應(yīng)需求；（2）具有經(jīng)濟(jì)性。220kV變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在滿足安全供電的情況下，盡可能的減少設(shè)備數(shù)量，并加大占地面積的控制力度，在條件允許的基礎(chǔ)上一次設(shè)計(jì)，從而更好發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益；（3）靈活性、方便性。220kV變電站電氣主接線除要滿足正常用電外，還要在變電站系統(tǒng)運(yùn)行期間加大觀察力度，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，制定行之有效措施處理。同時(shí)，還需根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)度，選擇相對靈活、簡便的運(yùn)行方式，盡最大限度的縮短停電時(shí)間，削減影響范圍；（4）擴(kuò)展性。220kV電變站電氣主接線設(shè)計(jì)過程中需留有一定的余地，不但要充分考慮最終接線能否實(shí)現(xiàn)，還要兼顧分期、過渡接線的可行性。

2.2 設(shè)計(jì)電氣主接線

（1）分析選取主接線。220kV變電站電氣主接線是由斷路器、隔離開關(guān)、變壓器等部分組成的，將此作為標(biāo)準(zhǔn)分配電能。變電站中的主接線和電源的電壓等級、回路數(shù)等各種因素相關(guān)，明確變電站主接線選取相對合適的電氣設(shè)備，設(shè)置合適的配電裝置。變電站電氣設(shè)計(jì)期間，主接線的設(shè)計(jì)是合理設(shè)計(jì)變電站的主要工作，同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合變電站地址、線路、元件總數(shù)等確定主接線，并綜合考量供電的安全性、操作的靈活性等要求，保證變電站電氣部分的合理設(shè)計(jì)。

（2）選取的主接線方案。220kV變電站通常使用雙母帶旁路母線接線模式，和雙母線相比，可靠性相對較高，設(shè)置隔離開關(guān)、斷路器，加大了變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)資金的投入力度。但從實(shí)際情況來講，做為用戶終端變電站采用單母線分段接線，對電能供應(yīng)的可靠性及靈活性即可滿足礦山電力需求又節(jié)約投資。本工程220kV出線回路為6回室內(nèi)布置SF6封閉式組合電器，220KV進(jìn)線采用架空進(jìn)線方式，變壓器饋出線采用GIS引線筒與主變壓器220KV油氣套管連接。中低壓35kV及10kV側(cè)亦采用單母線分段接線，出線回路為6回及32回室內(nèi)布置中置式移動(dòng)開關(guān)柜。

（3）選取合適的變壓器。在對變電站主變?nèi)萘窟M(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)在變電站負(fù)荷性質(zhì)、遠(yuǎn)近期負(fù)荷容量上考慮，對于具備重要性負(fù)荷的變電所來講，若其中一臺主變停止工作，其余的變壓器容量在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證其為一、二級負(fù)荷供電。220kV主變壓器的選取考慮采場及尾礦負(fù)荷較大且距離相對遠(yuǎn)一些，附近選廠負(fù)荷較近。針對這種情況，在對220kV變壓器電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選用三繞組變壓器，容量比采用100：50：100。并嚴(yán)格按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，更好預(yù)防單相接地情況的發(fā)生。本工程設(shè)計(jì)的220kV變電站高壓側(cè)采用的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，中低壓側(cè)采用中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)。

2.3 設(shè)計(jì)站用電接線及其設(shè)備電源接線方案

（1）設(shè)置電源數(shù)量、容量。變電站電源是保證設(shè)備正常運(yùn)行的電源，通常在兩個(gè)以內(nèi)，接入方式主要包括這樣兩種形式：第一種，母線側(cè)引入形式；第二種，主變低壓側(cè)引入形式。本220kV變電所設(shè)置了兩個(gè)工作電源，由于配備了兩個(gè)主變壓器，可將其分別連接到每臺主變壓器10kV母線上。一般來講，變電站所使用的所用變?nèi)萘刻幱诰葼顟B(tài)，根據(jù)所計(jì)算出的負(fù)荷總量適當(dāng)選取。（2）設(shè)置站用電接線。220kV變電站站用電接線根據(jù)檢修、運(yùn)行等相關(guān)要求，結(jié)合變電站的具體情況，科學(xué)、合理的使用成熟、先進(jìn)性的技術(shù)和設(shè)備，保證所設(shè)計(jì)的電氣系統(tǒng)滿足變電站高效可靠運(yùn)行的需求。設(shè)置兩路電源備自投裝置。形成單母線分段站用電供電系統(tǒng)。

220kV變電站所使用的電負(fù)荷為變壓器風(fēng)冷卻裝置，直流系統(tǒng)充電設(shè)備、照明設(shè)備為主。通常來講，變電站配備兩臺站用變壓器，由變電站的10kV低壓母線引入，站用電變壓器二次側(cè)設(shè)置為中性點(diǎn)直接接地的TN-S系統(tǒng)。

2.4 配置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)構(gòu)成。通常情況下，220kV變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)采用雙以太網(wǎng)分布式結(jié)構(gòu)，微機(jī)繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)分成三層：一是主控層，也就是微機(jī)繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)控中心，由2套遠(yuǎn)動(dòng)工作站、2套操作員工作站、2套前置系統(tǒng)、1套工程師站、1套五防站組成。變電站設(shè)置當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控裝置，承擔(dān)著整個(gè)220kV變電站的監(jiān)控任務(wù)，該層收集了220kV變電站現(xiàn)場運(yùn)行的相關(guān)信息，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場運(yùn)行中存在異常的地方，并將收集的信息傳遞給通信管理層，為220kV變電站的正常運(yùn)行提供了保證；二是通信管理層，該層主要負(fù)責(zé)信息的處理與傳遞，保證信息能夠在220kV變電站中能夠快速傳遞，從而當(dāng)發(fā)現(xiàn)220kV變電站存在故障時(shí)，能夠快速進(jìn)行處理；三是現(xiàn)場控制層（間隔層），在通信管理層下發(fā)相關(guān)控制信息時(shí)，現(xiàn)場管理層會按照相關(guān)信息執(zhí)行，從而快速的解決其中存在的故障。并在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效情況下，獨(dú)立完成就地監(jiān)控功能。

（2）系統(tǒng)功能。220KV變電站的線路、母線、母聯(lián)均裝設(shè)兩套不同原理微機(jī)主后備保護(hù)及微機(jī)故障濾波器；主變微機(jī)保護(hù)采用雙套不同原理的差動(dòng)保護(hù)及雙后備保護(hù)、單套變壓器非電量保護(hù)。每套差動(dòng)及后備保護(hù)公用一組保護(hù)級電流互感器的二次繞組。主變失靈電流回路與主變壓器故障錄波器電流回路共用。主變主保護(hù)設(shè)置了瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)；后備保護(hù)設(shè)置了變壓器過流保護(hù)，在220KV側(cè)設(shè)置了復(fù)合電壓閉鎖方向過電流保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)，220KV側(cè)裝設(shè)非全相保護(hù)動(dòng)作時(shí)限跳220KV側(cè)斷路器，35KV、10KV側(cè)裝設(shè)帶二時(shí)限復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)。220KV側(cè)中性點(diǎn)直接接地設(shè)置兩段零序過流保護(hù)，220KV側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地裝設(shè)反應(yīng)零序電壓和間隙放電電流的零序電流電壓保護(hù)并經(jīng)0.3-0.5秒時(shí)限動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器，變壓器各側(cè)裝設(shè)帶時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號；裝設(shè)一套采集變壓器瓦斯、壓力釋放閥、冷卻系統(tǒng)故障及變壓器油溫、油位過高，過低的開關(guān)量輸入裝置。

3 結(jié)語

變電站是傳輸電能的主要通道，只有從根本上改變相對傳統(tǒng)的控制模式、設(shè)計(jì)模式，才能更好滿足現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、社會發(fā)展需求。本文通過對220kV變電站電氣部分、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)得知，根據(jù)變電站的實(shí)際情況設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)裝置，并將主變壓器作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主接線，以保證電能的正常使用，提高變電站經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]燕偉廣，荊培波.220kV變電站電氣部分及線路過電流的保護(hù)設(shè)計(jì)[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2015（2）.

[2]李艷華，丁慧靚，關(guān)闊.某220kV變電站工程一次部分電氣35kV主接線優(yōu)化[J].中小企業(yè)管理與科技， 2014（10）：193-194.