110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計

葉玉龍

（安慶市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心，安徽 安慶246000）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復雜，各級調(diào)度中心需要獲得更多的信息，以準確掌握電網(wǎng)和變電站的運行狀況。同時為提高電力系統(tǒng)的可控性，要求更多地采用遠方集中監(jiān)視和控制，并逐步實現(xiàn)無人值班管理模式。因此，變電站可起到保障供電可靠性的作用。本文就如何優(yōu)化110kV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計進行分析，并給出相應(yīng)建議，以期提高不同區(qū)域電網(wǎng)的建設(shè)水平。

1 主變壓器與主接線的設(shè)計

1．1 主變壓器的選擇

變電站配電設(shè)施的架構(gòu)及主接線模式會受主變壓器特性即其臺數(shù)、容量及模式的影響，因此，110kV變電站的主變壓器需按5～10年發(fā)展規(guī)劃的電力體系、饋線回路數(shù)、輸送功率及傳遞容量的信息來進行全方位、整體性的研究后再予以挑選。設(shè)計者選擇主變?nèi)萘繒r，對于重點變電站需考慮某臺主變?nèi)敉Ｖ惯\作待選主變所需容量及其超負荷水平，以確保其可為Ⅰ、Ⅱ類負荷供應(yīng)足夠的電量。對于普通變電站，若一臺主變停運，其他主變必須可負載整體負荷的60%～70%。根據(jù)負荷能挑選出110kV變電站主變的臺數(shù)與容量，但在其正常運行與發(fā)生事故時，還應(yīng)將超負荷水平納入考慮的范疇內(nèi)。

1．2 電氣主接線的設(shè)計

110kV變電站電氣主接線應(yīng)達到經(jīng)濟、可靠、靈活、可擴展的要求。為了使變電站的供電具有可靠性與靈活性的特點，電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計人員在進行相關(guān)變電站設(shè)計工作時，時常會出現(xiàn)將主接線電氣圖設(shè)計得過于繁雜的問題。如此，即使能確保電氣主接線擁有如上特征，其同樣會出現(xiàn)不少狀況，如投資、占地面積、維修檢查工作量均會加大，操作步驟較為繁瑣等，而這將導致維修及運作時需付出更多的時間、人力。因此，電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計人員在設(shè)計不同職能及水平的110kV變電站電氣主接線時，需根據(jù)不同要求進行整體考量，既要考慮運作經(jīng)驗、電氣設(shè)施特征、主變負載比例、運作模式及負荷特性，還要使調(diào)度、運作便捷、運作及擴建與不大的損耗、不多的占地面積及投資成本少等，來對其主接線的一次部分進行確立。

1．2．1 城區(qū)110kV中心變電站

城區(qū)110kV中心變電站較常運用匯流模式的主接線，包含雙母線、旁路母線單母線分段及單母線分段3種模式。通常單母線分段接線被斷路器劃分成2～3段，若某段母線出現(xiàn)問題，那么斷路器的分段功能便得以體現(xiàn)，它能自行阻隔問題段，讓正常段的母線繼續(xù)工作。由于各段母線一起出現(xiàn)問題或需維修的概率不高，所以單母線分段接線可提升供電的靈活性及可靠性。而雙母線接線模式可使變電站擁有兩組互為備用的母線，其供電可靠性更高，具體體現(xiàn)在經(jīng)2組阻隔開關(guān)的互換運作，能對2組母線進行輪番維修，以免停電。此外，雙母線接線模式可以選取不同的運作形式，即并列、分列及一備一主等，從而實現(xiàn)調(diào)度的靈活性。所以，面對供電范圍內(nèi)主要的110kV樞紐變電站時，要明確選出主接線模式，僅需對比旁路母線單母線分段及雙母線這2種較為經(jīng)濟的接線模式。

1．2．2 終端110kV變電站

普通終端110kV變電站多運用母線無匯流的主接線模式，具體包括變壓器—線路接線及橋形接線。變壓器—線路接線模式不是很復雜，其僅分為2個單元，優(yōu)勢是占地面積不大、接線簡單，若遇上某主變發(fā)生問題需從運行中退出，維修時僅需轉(zhuǎn)移變電站低壓部分的負荷，便能保障正常供電。終端110kV變電站的主變?nèi)缒軡M足“N－1”規(guī)則，那么運用內(nèi)橋接線模式即可極大地提升系統(tǒng)的供電可靠性；若變電站需經(jīng)常轉(zhuǎn)換變壓器，可運用外橋接線模式。

2 COMPASS－145kV組合電器的設(shè)計應(yīng)用

2．1 運行中可靠性很高

常規(guī)電氣設(shè)備方案每個間隔包括1臺斷路器、3臺電流互感器和2組隔離開關(guān)，共有18個對地閃絡(luò)點，而COMPASS－145kV組合電器將上述電氣設(shè)備組合在一起，每個間隔只有9個對地閃絡(luò)點，對地閃絡(luò)的可能性減少了一半，提高了運行可靠性。COMPASS－145kV組合電器間隔中斷路器與隔離開關(guān)的閉鎖在間隔中已經(jīng)實現(xiàn)，無需考慮二次電纜、加裝電磁鎖，因此簡單可靠，有效地防止了斷路器在合閘位置時帶負荷分、合隔離開關(guān)。

2．2 接線方式布置非常美觀

COMPASS－145kV組合電器的接線及母線采用管母線即用鋁錳合金管制成，滿足電氣動熱穩(wěn)定的要求。間隔至母線考慮了自支撐力，使其可以直接連接而不需要任何構(gòu)架和支撐絕緣子，位于固定在金屬框架上的絕緣子接線樁頭可支撐整個母線系統(tǒng)，母線連接后構(gòu)成一個倒△型結(jié)構(gòu)，使變電所接線布置整齊美觀。

2．3 現(xiàn)場安裝調(diào)試非?？旖?/h3>

COMPASS－145kV組合電器的活動部分全部在制造廠組裝調(diào)試完畢，現(xiàn)場只需把整個間隔安裝在6個立柱上，這就大大縮短了安裝周期，簡化了調(diào)試工作量。而常規(guī)電氣設(shè)備則安裝時間長，調(diào)試繁瑣。

3 消弧與過電壓保護裝置的相關(guān)設(shè)計技術(shù)

隨著我國對城市及農(nóng)村電網(wǎng)的大規(guī)模技術(shù)改造，城市、農(nóng)村的配電網(wǎng)必定向電纜化發(fā)展，系統(tǒng)對地電容電流在逐漸增大，弧光接地過電壓問題也日益嚴重起來。運行經(jīng)驗證明，當這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時，內(nèi)部過電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時產(chǎn)生的弧光接地過電壓，及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓已成為110kV變電站電氣設(shè)備安全運行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓最為嚴重。消弧與過電壓保護裝置能將中性點非有效接地系統(tǒng)的相間、相地過電壓限制在電網(wǎng)安全范圍內(nèi)，能較好地阻隔35kV和10kV兩類體系的諧振電磁能及弧光接地，從而徹底消除了各種過電壓對電網(wǎng)的威脅，提高了變電站安全供電的可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，110kV變電站電氣系統(tǒng)的一次設(shè)計是一項綜合工程，它是電力工程項目設(shè)計的重要組成部分。要想完美實現(xiàn)110kV變電站一次系統(tǒng)的電氣設(shè)計，除了制定一份成功的設(shè)計方案之外，還需要注意諸如配電設(shè)備、接線方式等方面的選擇及配置問題，只有這樣，才能使110kV變電站在實際運行中獲得最大的效益，實現(xiàn)安全供電，最終確保電力企業(yè)的經(jīng)濟效益以及社會效益得到大幅提升。

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