110kV變電站電氣設(shè)計(jì)

呂軍

摘 要：變電站作為輸配電系統(tǒng)中重要的組成部分，是我國電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的核心，在電力系統(tǒng)中有著重要的使命，為我國居民的生活以及生產(chǎn)用電提供了可靠地保障。本文從110kV變電站著手，探究變電站的電氣設(shè)計(jì)規(guī)范。

關(guān)鍵詞：110kV 變電站 電氣設(shè)計(jì)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)生活的用電需求日益增長，國家針對(duì)這一狀況也加大了對(duì)電力系統(tǒng)的建設(shè)，保障了居民的生產(chǎn)生活用電，而110kV變電站作為整個(gè)輸配電系統(tǒng)的核心部分，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。因此，為了提高110kV變電站的供電效率，保障供電過程中的安全，必須要加強(qiáng)對(duì)110kV變電站電氣設(shè)計(jì)的研究，從而保證電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

一、變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)

（一）電氣主接線設(shè)計(jì)的要求

在110kV變電站的電氣設(shè)計(jì)過程中，電氣主接線的設(shè)計(jì)是最為重要的。電氣主接線主要負(fù)責(zé)電流的生產(chǎn)、分配以及匯聚，在對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)中，需要注意經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及可靠性。首先，在設(shè)計(jì)中要盡可能的減少資金投入；其次，需要根據(jù)110kV變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中的具體作用來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于能夠滿足居民生產(chǎn)生活的正常用電需求。最后，在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能的避免接線復(fù)雜、操作困難等現(xiàn)象，保證在對(duì)其進(jìn)行維護(hù)檢修時(shí)較為方便，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)保證供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全。在對(duì)電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)只有注意到這些要求，才能夠在節(jié)省資金的同時(shí)，保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以確保110kV變電站的正常運(yùn)作。

（二）電氣主接線的接線方式

電氣主接線的接線方式較為復(fù)雜，在整個(gè)110kV變電站中占據(jù)著重要的地位，能夠確保變電站的正常運(yùn)作，滿足社會(huì)對(duì)電力資源的需求。目前，電氣主接線的接線方式有線路變壓器組接線、橋式接線以及T型接線三種。其中，在確保“N-1”可靠性原則得到滿足的條件之下，與橋式接線方式相比，線路變壓器組接線方式具有建設(shè)投資較少，容易進(jìn)行擴(kuò)建以及占地面積較少等優(yōu)點(diǎn)；但是，該接線方式僅僅適用于終端變壓器，在建設(shè)中轉(zhuǎn)類型變電站之時(shí)往往需要其他基線方式的配合。T型接線方式既可以適用于終端變電站，也可以適用于作為中轉(zhuǎn)型的變電站，具有使用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)，考慮到在110kV變電站在電氣設(shè)計(jì)之時(shí)需要注重經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及可靠性等原則，因此，在電氣主接線的設(shè)計(jì)中可以選用T型接線方式，以確保電氣主接線的正常運(yùn)作。

二、短路電流的計(jì)算

（一）短路電流計(jì)算的目的

在110kV變電站的電氣設(shè)計(jì)過程中，短路電流的計(jì)算是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其目的：（1）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，盡可能的節(jié)省建設(shè)資金，同時(shí)為確保所選設(shè)備在故障發(fā)生時(shí)以及正常運(yùn)轉(zhuǎn)知識(shí)都能夠可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須要注重短路電流的計(jì)算；（2）在選取變電站電氣主接線時(shí)，為了能夠?qū)δ骋浑姎庵鹘泳€的是否采取短路電流的限制措施，就必須要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，只有這樣才能夠保證整個(gè)變電站系統(tǒng)的可靠性以及安全性。

（二）短路電流計(jì)算的方法

在110kV變電站電氣設(shè)計(jì)對(duì)短路電流的計(jì)算過程中，往往采用的是運(yùn)算曲線來計(jì)算某一時(shí)刻在整個(gè)變電站系統(tǒng)中的短路電流。這就需要相關(guān)工作人員根據(jù)出現(xiàn)短路的線路中出現(xiàn)的等值電路圖，然后得到該短路回路中所轉(zhuǎn)移的電抗，把這一部分的電抗歸入到計(jì)算電抗X，再計(jì)算電路不同阻抗之下的短路電流，求出這些短路電流的平均值，最終根據(jù)運(yùn)算曲線得到短路電流的數(shù)值。

三、主要設(shè)備配置的設(shè)計(jì)

（一）主變壓器

在110kV變電站的高壓配電結(jié)構(gòu)以及電氣主接線的接線方式都容易受到主變壓器的數(shù)量、型號(hào)以及自身容量的影響，因此，在110kV變電站電氣設(shè)計(jì)的過程中，主變壓器的設(shè)計(jì)處于極其重要的地位。在設(shè)計(jì)主變壓器時(shí)，不僅要考慮到變壓器的自身容量，還要根據(jù)110kV變電站的長遠(yuǎn)發(fā)展計(jì)劃以及電壓的等級(jí)等情況進(jìn)行綜合的分析設(shè)計(jì)。為確保110kV變電站在供電時(shí)的可靠性，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)在變電站裝配兩臺(tái)三相式的主變壓器，在對(duì)主變壓器進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)之時(shí)，三相繞組的接線組別應(yīng)當(dāng)要與電力系統(tǒng)當(dāng)中的電壓相位保持一致，同時(shí)也要根據(jù)110kV變電站所處的實(shí)際情況，來確定主變壓器的連接方式，以保證變電站的可靠運(yùn)行。為降低對(duì)變電站周邊環(huán)境的噪聲污染，城市中心通常偏重選擇自冷式變壓器，而位于其他位置的變電站考慮到資金投入情況，往往會(huì)偏重于風(fēng)冷式變壓器。

（二）斷路器

隨著電力電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，電力系統(tǒng)中短路容量也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，因此，在對(duì)110kV變電站進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的過程中，一定要為斷路器的選擇留下空間。在選擇設(shè)計(jì)斷路器時(shí)需遵守以下的原則：首先，線路當(dāng)中的額定電壓一定要小于空開的額定工作電壓；其次，線路當(dāng)中的負(fù)載電壓一定要小于空開額定的電流電壓；最后，負(fù)載過程中所出現(xiàn)的最大電流，一定要小于空開電磁脫扣器的整定電流。六氟化硫斷路器、六氟化硫成套裝置應(yīng)用較普遍，主要是由于這兩者在變電站運(yùn)行的過程中較為可靠，而且使用周期較長，維修方便，有利于節(jié)約投資成本。

四、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

110kV變電站的監(jiān)控系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)保障供電電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，以及節(jié)約110kV變電站的工程成本。110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能夠?yàn)?10kV變電站的管理者以及運(yùn)行人員的決策提供重要的參考資料。

（一）監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要分為三層：第一層設(shè)計(jì)為上位機(jī)，第二層是PLC，第三層是由斷路器以及隔離開關(guān)等設(shè)備組成、具體負(fù)責(zé)電壓以及電流等參數(shù)的監(jiān)控。110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的主控計(jì)算機(jī)通過普通網(wǎng)卡與以太網(wǎng)進(jìn)行連接，PLC則通過以太網(wǎng)的通信模塊與以太網(wǎng)進(jìn)行連接，借助TCP/IP協(xié)議完成兩者之間的相互通信。

（二）組態(tài)軟件

組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺(tái)，必須采取變化的組態(tài)方式構(gòu)建自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。在對(duì)110kV變電站電氣監(jiān)控進(jìn)行組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)計(jì)好監(jiān)控的界面，監(jiān)理PLC設(shè)備；創(chuàng)建實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，使檢測數(shù)據(jù)點(diǎn)與PLC中的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來；制作圖形界面，以便于設(shè)備工作狀態(tài)的顯示以及報(bào)警等。

結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)電力需求的日益增長，110kv變電站作為電力系統(tǒng)中重要的組成部分，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定有著極其重要的作用，因此，在對(duì)110kv變電站進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)電氣主接線、短路電流、主要設(shè)備以及監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而保障110kv變電站的安全運(yùn)行，為社會(huì)提供可靠地用電保障，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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