東明董莊110kV智能變電站的設(shè)計研究

楊健

【摘 要】智能電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢和方向，并且現(xiàn)在已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略的高度上。智能變電站是智能電網(wǎng)的變電環(huán)節(jié)，是堅強智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐。電網(wǎng)建設(shè)設(shè)計是龍頭，智能變電站的設(shè)計直接決定了智能變電站的建設(shè)水準(zhǔn)和技術(shù)水平，對智能變電站設(shè)計進行系統(tǒng)研究，形成技術(shù)先進經(jīng)濟合理的智能變電站設(shè)計方案，對智能變電站建設(shè)有著重大意義，也可為智能電網(wǎng)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)并積累寶貴的經(jīng)驗。東明董莊110kV智能變電站設(shè)計研究針對典型的110kV變電站規(guī)模，以國家電網(wǎng)公司東明縣供電公司董莊110kV智能變電站為例，通過考察了解掌握目前智能變電站相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，從經(jīng)濟技術(shù)先進性合理性和工程實用性等多方面進行研究比較，選擇合適的技術(shù)應(yīng)用到變電站設(shè)計當(dāng)中，形成技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的適合智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀的110kV智能變電站設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；在線監(jiān)測；設(shè)計方案

1 智能變電站設(shè)計研究的價值和意義

智能變電站的概念是從數(shù)字化變電站發(fā)展而來的，數(shù)字化是智能變電站的基礎(chǔ)，變電站的數(shù)字化是指變電站內(nèi)一、二次電氣和保護裝置均應(yīng)實現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺，在此平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。變電站數(shù)字化的概念中全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模是基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢在于：（1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一致性，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在MMS的基礎(chǔ)之上建立一套適用于電力系統(tǒng)的通信接口ACSI，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的各個廠家產(chǎn)品可以非常方便的實現(xiàn)互操作。（2）簡單直觀，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中每個數(shù)據(jù)均自帶名字和數(shù)據(jù)類型，避免了傳統(tǒng)規(guī)約中使用點號和數(shù)據(jù)包類型號帶來的混淆。同時借鑒了面向?qū)ο缶幊趟枷耄怯脩艨梢愿雍唵沃庇^的讀懂裝置所傳遞的信息。（3）規(guī)約調(diào)試的工作量減少。IEC61850強調(diào)了一致性測試，理想情況下各個不同廠家裝置及后臺系統(tǒng)可以無縫組網(wǎng)，實現(xiàn)互操作性。

2 國內(nèi)外智能變電站的概況和發(fā)展趨勢

現(xiàn)在我國智能變電站建設(shè)已進入了試點啟動階段，部分智能化變電站試點已建成投運部分正在建設(shè)當(dāng)中，智能變電站的建設(shè)運行經(jīng)驗正在不斷的積累，而智能變電站相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品也在不斷地發(fā)展和完善之中。

進入21世紀(jì)以來，國內(nèi)外電力行業(yè)、研究機構(gòu)和企業(yè)展開了一系列研究與實踐，對未來電網(wǎng)的發(fā)展模式進行了積極的思考和探索。智能電網(wǎng)的理念逐步萌發(fā)形成，成為全球電力工業(yè)應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。建設(shè)智能電網(wǎng)，對于保障能源安全、應(yīng)對氣候變化、促進節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟、提高服務(wù)水平具有重大意義，是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、開發(fā)利用清潔能源的迫切要求，是滿足經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展要求的重大選擇，是電力工業(yè)科學(xué)發(fā)展的具體實踐。

3 東明董莊110kV智能變電站的設(shè)計方案

本課題選擇東明董莊110kV智能變電站作為設(shè)計研究對象，選取具有普遍性和代表性的110kV變電站接線方式和建設(shè)規(guī)模為設(shè)計條件進行設(shè)計研究。

具體設(shè)計條件為：

3.1 工程性質(zhì)

新建110kV智能變電站工程。

3.2 電壓等級

110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5 kV。

3.3 工程概況

3.3.1 工程建設(shè)規(guī)模

主變規(guī)模：本期2臺、最終2臺50MVA。主變戶外布置。

出線規(guī)模：110kV本期2回，最終2回架空出線；35kV本期8回，最終8回電纜出線；10kV本期16回，最終16回電纜出線。

無功配置：10kV電容器本期配置2組*（4+4）Mvar，遠(yuǎn)景同本期。

3.3.2 工程設(shè)想

主接線型式：110kV采用內(nèi)橋接線，本期一次建成；35kV采用單母線分段接線；10kV采用單母線分段接線。

3.3.3 主設(shè)備選型

1）主變壓器型式為有載調(diào)壓自冷三繞組變壓器。

2）110kV采用戶內(nèi)GIS組合電器，架空進線。

3）35kV采用戶內(nèi)中置式開關(guān)柜。

4）10kV采用戶內(nèi)中置式開關(guān)柜。

5）10kV消弧線圈采用戶內(nèi)消弧線圈接地變成套裝置。

6）10kV電容器采用戶內(nèi)并聯(lián)電容器成套裝置。

3.3.4 短路電流水平

各電壓等級的設(shè)備短路電流選擇如下：

110kV電壓等級：40kA；

35kV電壓等級：25kA；

10kV電壓等級：主變及分段31.5kA、出線25kA。

3.3.5 課題主要內(nèi)容

1）根據(jù)設(shè)計條件，經(jīng)過多方案比較確定平面布置。

2）研究選取適合設(shè)計條件和平面布置方式的電子式互感器的形式。

3）研究適合設(shè)計條件和平面布置方式的智能一次設(shè)備實現(xiàn)方式。

4）研究優(yōu)化適合設(shè)計條件和平面布置方式的智能變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備配置。

5）研究智能變電站高級應(yīng)用的實現(xiàn)方式。

6）根據(jù)研究結(jié)果優(yōu)化平面布置，形成完整的110kV智能變電站設(shè)計方案，編寫設(shè)計文件，繪制設(shè)計圖紙，所有圖紙達到初步設(shè)計深度要求。

3.3.6 研究的途徑與方法

1）通過查閱文獻資料、向生產(chǎn)廠家和用戶進行調(diào)研等方式了解掌握智能變電站相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r、應(yīng)用情況、產(chǎn)品價格等資料。

2）根據(jù)掌握的資料，結(jié)合設(shè)計條件從技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性方面對智能變電站相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品進行多方案比較分析，根據(jù)分析結(jié)果選用適合的技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用到課題的設(shè)計方案中來。

3）根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)開展東明董莊110kV智能變電站設(shè)計工作，形成設(shè)計方案。

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