變電站一次部分設(shè)計(jì)的問題探討

陳子健

（中山火炬開發(fā)區(qū)電氣安裝工程有限公司，廣東 中山 528400）

1 電氣主接線的設(shè)計(jì)

（1）電氣主接線基本要求。電氣主接線是指變電站或者發(fā)電廠中一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求連接起來(lái)用來(lái)生產(chǎn)、分配和匯集電能的電路，也叫主電路。采用哪一種主接線形式與發(fā)電廠、電力系統(tǒng)原始資料，變電站本身運(yùn)行的靈活性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且它對(duì)配電裝置布置、電氣設(shè)備選擇、控制方式和繼電保護(hù)擬定都有很大的影響。在設(shè)計(jì)主接線的時(shí)候，主要的矛盾通常發(fā)生在經(jīng)濟(jì)性與可靠性之間。想要使主接線靈活、可靠，必須要選擇現(xiàn)代化的自動(dòng)裝置和高質(zhì)量的設(shè)備，從而導(dǎo)致了投資費(fèi)用的提高。所以，主接線設(shè)計(jì)應(yīng)該在滿足靈活性和可靠性的前提下做到經(jīng)濟(jì)的合理性。變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電站設(shè)備特點(diǎn)、出線回路數(shù)、所在電網(wǎng)中的地位及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)該滿足供電運(yùn)行靈活、可靠，投資節(jié)約、操作檢修方便和便于擴(kuò)建等要求。具體來(lái)說，變電站的主接線應(yīng)必須滿足以下基本要求：①應(yīng)盡減少投資費(fèi)用；②根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的作用、地位和用戶性質(zhì)，保證必要的電能質(zhì)量，并滿足供電可靠性的要求；③應(yīng)該盡量接線簡(jiǎn)單、操作方便和運(yùn)行靈活，以便檢修和維護(hù)，并保證運(yùn)行安全。

（2）電氣主接線選擇標(biāo)準(zhǔn)：①所址條件；②接入系統(tǒng)的方式；③變電站在系統(tǒng)中的地位和作用；④分期和最終建設(shè)規(guī)模；⑤出線回路數(shù)和電壓等級(jí)。

（3）主接線方式選擇。①主接線設(shè)計(jì)依據(jù)：雙母線；負(fù)荷較大、電源較大；110~220kV出線數(shù)為5回或5回以上；出線帶電抗器的 6~10kV配電裝置；35~60kV出線超過8回。②單母線，主要用在回路少并且沒有重要負(fù)荷的變電站和發(fā)電廠中，單母線分段主要應(yīng)用在發(fā)電廠和變電站6~10kV接線中。③旁路：110kV出線在6回以上；220kV出線在4回以上。綜合以上資料并結(jié)合本變電站的實(shí)際情況，220kV側(cè)有3回出線。又由于該變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中處于重要的地位，故各側(cè)都不允許斷電。

（4）電源側(cè)主接線方案的確定根據(jù)要求可以草擬以下2種方案，如表1所示。

表1 220kV側(cè)主接線方案

由以上比較結(jié)果可知，這2種方案都有較好的可靠性和靈活性。由于本變電站在整個(gè)系統(tǒng)中占有較重要的地位，要求保證對(duì)某些重要用戶不中斷供電，故綜合考慮，220kV側(cè)宜采用方案Ⅰ。主變中性點(diǎn)接線方式的設(shè)計(jì)根據(jù)

電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，110~500kV系統(tǒng)是大電流接地系統(tǒng)，因此變電站主變的110~220kV側(cè)的中性點(diǎn)應(yīng)該選擇中性點(diǎn)直接接地方式。無(wú)功補(bǔ)償容量選擇，《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第1.0.3條規(guī)定：“電容器裝置的總?cè)萘繎?yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)無(wú)功規(guī)劃設(shè)計(jì)，調(diào)相調(diào)壓計(jì)算及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。”對(duì)220kV可按照主變?nèi)萘康?7%考慮。

2 主接線設(shè)備的選擇

根據(jù)《導(dǎo)體和電氣選擇技術(shù)規(guī)定》的規(guī)定,在變電站改建過程中對(duì)電氣設(shè)備的選擇,首先,要力求選擇那些技術(shù)先進(jìn)、使用安全并且價(jià)格合理的設(shè)備;其次,電氣設(shè)備除了要能滿足正常的運(yùn)行、檢修、短路和過電壓等情況外,還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件,并做出長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮。第三,不宜使用過多品種的導(dǎo)體。具體選擇方式如下：

（1）變電所主變壓器容量的選擇。變壓器容量既可按電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃的需要來(lái)確定,也可由上一級(jí)電壓電網(wǎng)與下一級(jí)電壓電網(wǎng)間的潮流交換容量來(lái)確定。變電所內(nèi)裝設(shè)2臺(tái)(組)及以上變壓器時(shí),若一組故障或切除,剩下的變壓器容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%,在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi),應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。500/220kV變壓器的500kV及220kV側(cè)均為星形接線,故從結(jié)構(gòu)上要求500/220kV變壓器具有35~63kV的第三繞組,第三繞組的容量應(yīng)不小于變壓器容量(對(duì)自耦變壓器為串聯(lián)繞組容量)的15%,最大不超過變壓器容量的 (1-1/K12)倍。具體容量也可根據(jù)變電所裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償容量來(lái)確定。

（2）主變壓器臺(tái) (組)數(shù)及型式的選擇：① 對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所,在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下,變電所以裝設(shè) 2臺(tái) (組)主變壓器為宜。②對(duì)于地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)企業(yè)專用變電所,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè) 3臺(tái)(組)主變壓器的可能性。③對(duì)330kV及以下電壓等級(jí)的變電所,一般采用三相變壓器。由于運(yùn)輸對(duì)變壓器重量的限制,目前500kV三相變壓器最大容量為360MVA,超過360MVA就要選用單相變壓器。④變壓器按繞組型式可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。一般變電所選用雙繞組變壓器,當(dāng)變電所具有3種電壓,且通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上時(shí),主變壓器一般采用三繞組變壓器。自耦變壓器與同容量的普通變壓器相比具有很多優(yōu)點(diǎn),在220/110kV、330/110kV、330/220kV及500/220kV變電所中,宜優(yōu)先選用自耦變壓器。

（3）無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的裝設(shè)。①并聯(lián)補(bǔ)償電容器的裝設(shè)。并聯(lián)補(bǔ)償電容器既可裝在各級(jí)變電所內(nèi),也可裝在用戶側(cè)。一般來(lái)講,供無(wú)功基荷的補(bǔ)償裝置應(yīng)裝于用戶側(cè),供無(wú)功峰荷的補(bǔ)償裝置應(yīng)裝于各級(jí)變電所內(nèi)。變電所內(nèi)裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償容量一般應(yīng)為變壓器容量的20%~30%。②并聯(lián)電抗器的裝設(shè)。500kV送電線路每百公里充電無(wú)功功率為110~120kvar。當(dāng)送電線負(fù)荷較輕時(shí),送電線上無(wú)功損失小于充電功率,往往造成系統(tǒng)無(wú)功過剩,需裝設(shè)并聯(lián)電抗器。該電抗器既可裝于500kV變壓器的高壓側(cè),也可裝于500kV變壓器的低壓側(cè)。