110k V變電站電氣設(shè)計(jì)及其防雷保護(hù)

王寶英

（中冶焦耐工程技術(shù)有限公司）

0 引言

隨著社會(huì)發(fā)展各項(xiàng)新型技術(shù)的不斷創(chuàng)新研發(fā)，電力技術(shù)也在我國(guó)獲得了大力發(fā)展，110kV變電站對(duì)于人類(lèi)社會(huì)的日常供電中作用重大。但是長(zhǎng)期所處外部工作環(huán)境，極易受天氣等外在因素影響變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行［1］，所以為了保證110kV變電站可以為人們正常供電，有必要對(duì)110kV變電站電氣設(shè)計(jì)及防雷保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行探究，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高110kV變電站的自我防控技術(shù)水平，保證其能夠?yàn)樯鐣?huì)穩(wěn)定供電。

1 110k V變電站電氣設(shè)計(jì)防雷保護(hù)意義

隨著人們逐漸增加的電能需求，也自然提高了供配電的安全運(yùn)行穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，能夠合理運(yùn)用變電站，更好地滿(mǎn)足社會(huì)大眾在日常生活、生產(chǎn)中的用電所需，對(duì)于能耗問(wèn)題有效控制，110kV變電站已經(jīng)作為我國(guó)供配電網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組成，所以保障110kV供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，不僅需要優(yōu)化現(xiàn)有電氣設(shè)計(jì)，還需要增強(qiáng)變電站的防雷能力［2］。這樣才能夠不斷完善變電站整體性能，也能夠?yàn)橛脩?hù)們提供更加安全全面的技術(shù)服務(wù)。

2 110k V變電站電氣設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

想要保證110kV變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電氣設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)合理對(duì)變電站的綜合運(yùn)行效率產(chǎn)生直接影響，通過(guò)電路滿(mǎn)足差異化電氣設(shè)備連接，從而成功轉(zhuǎn)化電力資源效能。電氣主接線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)基于電源線(xiàn)、引出線(xiàn)，充分運(yùn)用母線(xiàn)安全運(yùn)營(yíng)變電站。那么在設(shè)計(jì)110kV變電站的電氣主接線(xiàn)時(shí)，就需要遵循以下原則［3］：

1）以變電站和電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為設(shè)計(jì)依據(jù)，從全面視角綜合考量設(shè)計(jì)影響因素，制定科學(xué)合理最優(yōu)化的電氣組接線(xiàn)方案。

2）間接采購(gòu)電氣設(shè)備性能，科學(xué)規(guī)劃配電結(jié)構(gòu)，并且設(shè)計(jì)配電路自動(dòng)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，確保區(qū)域電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3）電氣設(shè)備的連接工具以電氣主接線(xiàn)為主，立足長(zhǎng)期和短期都需要對(duì)100kV變電站的運(yùn)行負(fù)荷影響進(jìn)行分級(jí)。

2.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)電氣主接線(xiàn)的過(guò)程中，需要考慮內(nèi)容包括以下幾方面：110kV變電站處于電力系統(tǒng)中的地位作用；立足長(zhǎng)期和短期的不同發(fā)展規(guī)模；能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)荷分級(jí)明確出現(xiàn)回路所致主接線(xiàn)的影響情況；主變臺(tái)數(shù)所造成的主接線(xiàn)影響情況；變站的備用容量所造成的主接線(xiàn)影響情況。

變電站中的電氣主接線(xiàn)主要是在變電站的電力系統(tǒng)中，為了更好地符合既定功率傳送與運(yùn)行的要求而實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備之間連接的電路，這一電路本身具備傳送電能的作用和價(jià)值，一般電氣主接線(xiàn)是將電源的進(jìn)線(xiàn)與引出線(xiàn)作為整個(gè)線(xiàn)路的基礎(chǔ)，然后將母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，從而形成電能輸配電路。

所以在本次設(shè)計(jì)電氣主接線(xiàn)首先需要結(jié)合110kV變電站的實(shí)際情況，結(jié)合擬定方便可行的主接線(xiàn)方案，主要包括了主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)、形式、各級(jí)配電裝置具體的接線(xiàn)方式，與主接線(xiàn)的需求相結(jié)合，基于技術(shù)層面對(duì)不同接線(xiàn)設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行論證，確保電氣接線(xiàn)方案最優(yōu)化成功繪制主接線(xiàn)圖。與當(dāng)?shù)仉娏\(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況結(jié)合［4］，盡可能選擇同類(lèi)型輸電材料，在具體選擇過(guò)程中還需要對(duì)輸電線(xiàn)路質(zhì)量及線(xiàn)損相關(guān)問(wèn)題綜合考慮，確保今后電網(wǎng)升級(jí)改造中能夠選擇材料規(guī)格等同的輸電材料。在變電站的電氣設(shè)備選擇的過(guò)程中為了更好提高變電站的運(yùn)營(yíng)可靠性，所有的電氣設(shè)備都需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)測(cè)試，在鑒定通過(guò)之后，才可以投入變電站的建設(shè)當(dāng)中。

3 110k V變電站防雷保護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 雷電入侵途徑

電能對(duì)于我們的當(dāng)代社會(huì)生活各方面發(fā)展來(lái)講，是不可或缺的關(guān)鍵能源，保護(hù)電能也是社會(huì)各行業(yè)均能夠正常有序運(yùn)行的實(shí)際所需，但是外在天氣還是會(huì)不可避免地對(duì)110kV變電站運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。一旦遭受意外雷擊便會(huì)在一定程度上對(duì)變電站運(yùn)行安全穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，與目前的110kV變電站運(yùn)行情況來(lái)看，所遭受的雷擊通常會(huì)造成較大的受損可能性，以及局部線(xiàn)路防護(hù)層也會(huì)發(fā)生意外破損，造成較大的變電站內(nèi)部轉(zhuǎn)化電壓，超出原本承受標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的電壓限制。這樣便會(huì)不斷減小110kV變電站的使用期限［5］。應(yīng)當(dāng)采用有關(guān)技術(shù)手段保護(hù)110kV變電站，這樣便能夠有效避免變電站所受雷擊。變電站電力設(shè)備直接遭受雷擊情況相對(duì)較小，一般情況下會(huì)沿著電源入侵，譬如避雷器動(dòng)作就是避雷器增加兩倍疊壓后，發(fā)生的電磁感應(yīng)耦合低壓，運(yùn)用自動(dòng)化、微機(jī)保護(hù)模塊所致。雷電極可能沿通訊網(wǎng)入侵，雷電引發(fā)通信設(shè)備電路的過(guò)電壓，一般會(huì)在串行通信口直接作用電位差，這是低壓電源缺少必要的防雷措施所致。

3.2 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)方案

在如今有關(guān)110kV變電站的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有設(shè)計(jì)通常在極易發(fā)生雷擊所在位置范圍內(nèi)，安裝防雷設(shè)備或電力導(dǎo)線(xiàn)安裝防雷層。面對(duì)直擊雷情況，可以運(yùn)用避雷線(xiàn)、避雷針、避雷網(wǎng)以及避雷器等，設(shè)計(jì)防雷接地裝置快速成功實(shí)現(xiàn)雷電流接地。需要實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)與公共系統(tǒng)之間的有效接地單點(diǎn)連接。此種接地形式可以有效避免雷擊所造成的儀表功能損害。同時(shí)在實(shí)現(xiàn)等電位接地過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步重視現(xiàn)場(chǎng)施工標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)化接地范圍應(yīng)當(dāng)保持于20m以上，引下線(xiàn)的整體電纜距離則應(yīng)當(dāng)在2m以上［6］。也可全面勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，之后在雷擊頻率較高的位置安裝SPD設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的分流處理，有效避免雷擊災(zāi)害。

對(duì)于整體的變電站防雷設(shè)計(jì)則需要將避雷針安裝所需位置上，從而對(duì)變電站所受雷電干擾情況的發(fā)生率有效控制。構(gòu)建屏蔽體，從而有效避免出現(xiàn)雷擊情況中的電磁脈波，干擾現(xiàn)場(chǎng)儀表的系統(tǒng)功能。對(duì)于不同的雷電破壞類(lèi)情況的出現(xiàn)，確保整體選擇的合理性。在110kV變電站電路系統(tǒng)控制中，構(gòu)建屏蔽體能夠有效控制且阻斷電磁脈波，防止出現(xiàn)DCS受雷擊的干擾情況，加大對(duì)其的保護(hù)力度。也可對(duì)于110kV變電站的內(nèi)部設(shè)施設(shè)備，譬如計(jì)算機(jī)主機(jī)、載波機(jī)、RTU等設(shè)備，可以運(yùn)用建筑物屏蔽措施，對(duì)保護(hù)對(duì)象采用金屬網(wǎng)管、金屬網(wǎng)泊殼成功包圍，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的。還可以運(yùn)用恰當(dāng)布線(xiàn)，對(duì)于產(chǎn)生的電磁脈沖干擾情況有效預(yù)防。

除此之外，現(xiàn)代化科技的飛速發(fā)展也使得變電站防雷措施有創(chuàng)新方向，大力建設(shè)智能化變電站設(shè)計(jì)智能防雷保護(hù)系統(tǒng)以及智能化防雷檢測(cè)，譬如一旦發(fā)生變電站供電故障情況，能夠自動(dòng)檢測(cè)微歐表的具體框架、電纜屏蔽層以及機(jī)柜，從而根據(jù)檢測(cè)情況自動(dòng)開(kāi)啟備用系統(tǒng)變電站，確保電氣導(dǎo)通便可以對(duì)雷電所致?lián)p失情況有效控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，日后對(duì)于110kV變電站的電氣設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中，需要制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案，與110kV變電站的實(shí)際運(yùn)行情況相結(jié)合，并綜合考慮所處當(dāng)?shù)氐耐饨缣鞖狻⑽恢铆h(huán)境等因素，科學(xué)設(shè)計(jì)防雷保護(hù)措施，在未來(lái)110kV變電站運(yùn)行發(fā)展中，也會(huì)運(yùn)用更完善的電氣設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)措施，確保110kV變電站能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。