110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

葉玉龍

（安慶市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)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(lái)越復(fù)雜，各級(jí)調(diào)度中心需要獲得更多的信息，以準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)和變電站的運(yùn)行狀況。同時(shí)為提高電力系統(tǒng)的可控性，要求更多地采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)視和控制，并逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)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(jì)進(jìn)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(jì)

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(huì)受主變壓器特性即其臺(tái)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(lái)進(jìn)行全方位、整體性的研究后再予以挑選。設(shè)計(jì)者選擇主變?nèi)萘繒r(shí)，對(duì)于重點(diǎn)變電站需考慮某臺(tái)主變?nèi)敉Ｖ惯\(yùn)作待選主變所需容量及其超負(fù)荷水平，以確保其可為Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷供應(yīng)足夠的電量。對(duì)于普通變電站，若一臺(tái)主變停運(yùn)，其他主變必須可負(fù)載整體負(fù)荷的60%～70%。根據(jù)負(fù)荷能挑選出110kV變電站主變的臺(tái)數(shù)與容量，但在其正常運(yùn)行與發(fā)生事故時(shí)，還應(yīng)將超負(fù)荷水平納入考慮的范疇內(nèi)。

1．2 電氣主接線的設(shè)計(jì)

110kV變電站電氣主接線應(yīng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)、可靠、靈活、可擴(kuò)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(diǎn)，電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行相關(guān)變電站設(shè)計(jì)工作時(shí)，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)將主接線電氣圖設(shè)計(jì)得過(guò)于繁雜的問(wèn)題。如此，即使能確保電氣主接線擁有如上特征，其同樣會(huì)出現(xiàn)不少狀況，如投資、占地面積、維修檢查工作量均會(huì)加大，操作步驟較為繁瑣等，而這將導(dǎo)致維修及運(yùn)作時(shí)需付出更多的時(shí)間、人力。因此，電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)不同職能及水平的110kV變電站電氣主接線時(shí)，需根據(jù)不同要求進(jìn)行整體考量，既要考慮運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)、電氣設(shè)施特征、主變負(fù)載比例、運(yùn)作模式及負(fù)荷特性，還要使調(diào)度、運(yùn)作便捷、運(yùn)作及擴(kuò)建與不大的損耗、不多的占地面積及投資成本少等，來(lái)對(duì)其主接線的一次部分進(jìn)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(yùn)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(wèn)題，那么斷路器的分段功能便得以體現(xiàn)，它能自行阻隔問(wèn)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(wèn)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(kāi)關(guān)的互換運(yùn)作，能對(duì)2組母線進(jìn)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(yùn)作形式，即并列、分列及一備一主等，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度的靈活性。所以，面對(duì)供電范圍內(nèi)主要的110kV樞紐變電站時(shí)，要明確選出主接線模式，僅需對(duì)比旁路母線單母線分段及雙母線這2種較為經(jīng)濟(jì)的接線模式。

1．2．2 終端110kV變電站

普通終端110kV變電站多運(yùn)用母線無(wú)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(fù)雜，其僅分為2個(gè)單元，優(yōu)勢(shì)是占地面積不大、接線簡(jiǎn)單，若遇上某主變發(fā)生問(wèn)題需從運(yùn)行中退出，維修時(shí)僅需轉(zhuǎn)移變電站低壓部分的負(fù)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(yùn)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(yùn)用外橋接線模式。

2 COMPASS－145kV組合電器的設(shè)計(jì)應(yīng)用

2．1 運(yùn)行中可靠性很高

常規(guī)電氣設(shè)備方案每個(gè)間隔包括1臺(tái)斷路器、3臺(tái)電流互感器和2組隔離開(kāi)關(guān)，共有18個(gè)對(duì)地閃絡(luò)點(diǎn)，而COMPASS－145kV組合電器將上述電氣設(shè)備組合在一起，每個(gè)間隔只有9個(gè)對(duì)地閃絡(luò)點(diǎn)，對(duì)地閃絡(luò)的可能性減少了一半，提高了運(yùn)行可靠性。COMPASS－145kV組合電器間隔中斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的閉鎖在間隔中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需考慮二次電纜、加裝電磁鎖，因此簡(jiǎn)單可靠，有效地防止了斷路器在合閘位置時(shí)帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)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(dòng)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(gè)母線系統(tǒng)，母線連接后構(gòu)成一個(gè)倒△型結(jié)構(gòu)，使變電所接線布置整齊美觀。

2．3 現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試非常快捷

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

3 消弧與過(guò)電壓保護(hù)裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)

隨著我國(guó)對(duì)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(duì)地電容電流在逐漸增大，弧光接地過(guò)電壓?jiǎn)栴}也日益嚴(yán)重起來(lái)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)，內(nèi)部過(guò)電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時(shí)產(chǎn)生的弧光接地過(guò)電壓，及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過(guò)電壓已成為110kV變電站電氣設(shè)備安全運(yùn)行的一大威脅，其中以單相弧光接地過(guò)電壓最為嚴(yán)重。消弧與過(guò)電壓保護(hù)裝置能將中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的相間、相地過(guò)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(guò)電壓對(duì)電網(wǎng)的威脅，提高了變電站安全供電的可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，110kV變電站電氣系統(tǒng)的一次設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合工程，它是電力工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重要組成部分。要想完美實(shí)現(xiàn)110kV變電站一次系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)，除了制定一份成功的設(shè)計(jì)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(wèn)題，只有這樣，才能使110kV變電站在實(shí)際運(yùn)行中獲得最大的效益，實(shí)現(xiàn)安全供電，最終確保電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益得到大幅提升。

［1］甘泉．雙峰寺110kV變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［D］．華北電力大學(xué)，2012

［2］王遠(yuǎn)璋，徐繼民，張全元，等．變電站綜合自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)與運(yùn)行維護(hù)［M］．北京：中國(guó)電力出版社，2004

［3］Q／GDW429—2010 智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范［S］，2011

［4］江蘇省江陰市電力公司．COMPASS－145kV高壓組合電器在江陰市110kV南閘變電所中的應(yīng)用［J］．農(nóng)村電氣化，2001（10）

［5］姜玉賢．淺談110kV變電站電氣的一次設(shè)計(jì)［J］．科技資訊，2011（12）