變電站電網(wǎng)規(guī)劃中電氣設(shè)計(jì)方案研究

黃贊聰

摘要：本文借鑒城網(wǎng)改造中已建IIO kV變電站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從平面布置、簡(jiǎn)化主接線(xiàn)、防火、電氣設(shè)備選型與中性點(diǎn)接地方式等方面對(duì)110 kV變電站進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：變電站；電網(wǎng)規(guī)劃；電氣設(shè)計(jì)；方案

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，可靠性用電在人們的生活中愈顯重要，再加上土地稀缺、征地費(fèi)昂貴，這些都對(duì)變電站的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。未來(lái)城網(wǎng)IIO kV變電站設(shè)計(jì)的主要方向就是簡(jiǎn)單化的接線(xiàn)，多層化、室內(nèi)化的分布以及高質(zhì)量、高性能的設(shè)備E。

一、變電站的簡(jiǎn)單化接線(xiàn)

（一）變電站簡(jiǎn)單化接線(xiàn)的必要性

首先，城市用地非常緊張，變電站與高低壓線(xiàn)路走廊用地困難，因而在設(shè)計(jì)變電站時(shí)，要力求接線(xiàn)簡(jiǎn)單化，使其占地面積減少。其次，不斷增加的電源配置使得220 kV變電站深入到很多城市，但110kV網(wǎng)架在高壓配電網(wǎng)中已非常強(qiáng)大，從而為變電站簡(jiǎn)化主接線(xiàn)提供了良好的條件。良好的設(shè)備，如全封閉GIS設(shè)備、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置與高性能、高質(zhì)量的高壓斷路器等，為城網(wǎng)110kV變電站在進(jìn)行簡(jiǎn)單接線(xiàn)提供了技術(shù)保障。

（二）城網(wǎng)110kV變電站的高壓接線(xiàn)方式

1.內(nèi)橋接線(xiàn)方式。110kV變電站的電源在進(jìn)線(xiàn)時(shí)，主要是通過(guò)2路接110kV電網(wǎng)。其主要優(yōu)點(diǎn)：3臺(tái)斷路器可供4個(gè)回路使用，且在投入與切除110kV電源線(xiàn)路時(shí)非常方便。不足：在投入與切除變壓器時(shí)，需要2臺(tái)斷路器，操作比較復(fù)雜，即使1回沒(méi)有出現(xiàn)故障線(xiàn)路也會(huì)受到暫時(shí)停運(yùn)的影響。在高壓線(xiàn)路運(yùn)行操作頻繁且不承擔(dān)轉(zhuǎn)移功率任務(wù)的城網(wǎng)變電站主要采用這種接線(xiàn)方式。

2.線(xiàn)路一變壓器組接線(xiàn)方式。110kV變電站的電源在進(jìn)線(xiàn)時(shí)，主要是通過(guò)3路電源從110kV電網(wǎng)“1葉’接。對(duì)于高壓側(cè)而言，可以使用線(xiàn)路一變壓器組接線(xiàn)方式，室內(nèi)按常規(guī)或GIS進(jìn)行分布，進(jìn)線(xiàn)時(shí)通過(guò)架空或電纜進(jìn)行。該接線(xiàn)方式的主要優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需較多的高壓設(shè)備、接線(xiàn)比較簡(jiǎn)單、投資少、占地面積少，在電源失電的任何時(shí)候，都能夠自主投入轉(zhuǎn)移負(fù)荷，快速恢復(fù)供電。不足：在高壓時(shí)，任意一電源失電，都必須停1臺(tái)主變，并且一部分甩負(fù)荷在短時(shí)間內(nèi)限電。對(duì)于無(wú)轉(zhuǎn)移功率任務(wù)、只承擔(dān)受電功能的城網(wǎng)110k、凌電站而言，主要采用這種接線(xiàn)方式。

3.單母線(xiàn)接線(xiàn)方式。對(duì)于變電站高壓側(cè)的電源進(jìn)線(xiàn)，主要利用2路接110kV電網(wǎng)，一主一備，通過(guò)單母線(xiàn)的方式接高壓側(cè)。該接線(xiàn)方式的主要優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行起來(lái)比較靈活，供電更可靠，如果110kV主電源失電，則備用高壓電源會(huì)自行投入，使供電快速恢復(fù)。不足：增加了大量增壓設(shè)備，加大了投資，占地面積較大。針對(duì)既有轉(zhuǎn)移功率任務(wù)還要承擔(dān)受電功能的城網(wǎng)變電站，主要采用這種接線(xiàn)方式。

二、合理配置變電站的電氣設(shè)備

（一）配置10 kV接地變兼站用變

如果110kV變電站主要有4個(gè)分段接線(xiàn)，則接地變可以配置3臺(tái)，其中接地變兼站用變使用2臺(tái)，在10kVⅠ、Ⅲ段母線(xiàn)上依次分布。在3臺(tái)變壓器中，如果有1臺(tái)停運(yùn)，則其他2臺(tái)站用變與2個(gè)電源依次相接，相互運(yùn)用。

（二）配置10kV電流互感器

在市區(qū)，電纜線(xiàn)路是10kV配電網(wǎng)的主要組成部分，如果是單相接地，則故障電容電流要大于30A，因此，對(duì)于110kV變電站的10 kV系統(tǒng)而言，可以采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈中性點(diǎn)接地方式，110kV主變采用YNO/△接線(xiàn)，而主變10kV側(cè)采用的是△接線(xiàn)，要經(jīng)過(guò)接地變把中性點(diǎn)引出之后再通過(guò)消弧線(xiàn)圈進(jìn)行接地。按照電力系統(tǒng)有關(guān)規(guī)定，對(duì)于10kV線(xiàn)路單相接地，要能夠連續(xù)運(yùn)行2h，IO kV配電線(xiàn)路出線(xiàn)主要使用的是三相CT，出線(xiàn)設(shè)零序CT，保護(hù)按常規(guī)進(jìn)行，單相接地不易出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

（三）配置主變10 kV避雷器

目前，市區(qū)內(nèi)110kV變電站的10kV出線(xiàn)，絕大部分都是電纜出線(xiàn)，而且一般情況下10 kV主變引線(xiàn)約為15rn，所以在主變壓器10 kV引線(xiàn)中不設(shè)置氧化鋅避雷器，而在主變柜旁布置10kV母線(xiàn)設(shè)備柜，盡可能使主變壓器間的電氣設(shè)備遠(yuǎn)離氧化鋅避雷器。

三、變電站的設(shè)備要室內(nèi)化，布置要多層化

為了使電力符合人們高質(zhì)量的生活需求，南方的一些電網(wǎng)公司對(duì)城鎮(zhèn)居民實(shí)行的是一戶(hù)一表供電系統(tǒng)，這樣各住宅可以達(dá)到4-10 kW的供電能力，平均每天用電可達(dá)7-20 kW.hE。隨著城網(wǎng)的不斷改進(jìn)及一戶(hù)一表計(jì)劃的實(shí)施，必將會(huì)提高城市用戶(hù)的供電水平，在城市供電負(fù)荷中心也必然會(huì)建立變電站，這樣可以減小供電半徑，提高供電能力與質(zhì)量，進(jìn)而降低投資與線(xiàn)損。由于受到各方面因素的限制，如征地費(fèi)用高、拆遷困難等，因此在市區(qū)建立110kV變電站時(shí)，可以在室內(nèi)進(jìn)行布置，從而大大減少占地面積，降低工程投資。

對(duì)于室內(nèi)防火、防爆等的布置，可以采用以下方法：（1）所有的部件都要采用無(wú)油化設(shè)備，除主變與電容器外，SF6可用于高壓部分，真空開(kāi)關(guān)可用于中壓斷路器。（2）總體布置要有良好的通風(fēng)條件，以便于主變壓器等設(shè)備的散熱，通常是自然通風(fēng)與設(shè)備輔助通風(fēng)相結(jié)合。（3）為了降低噪音對(duì)周?chē)h(huán)境的污染，可以選用噪音低的變壓器與排氣扇，變壓器室可以采用隔音墻。

四、選擇的電氣設(shè)備要經(jīng)濟(jì)和先進(jìn)

在設(shè)計(jì)變電站時(shí)，既要考慮電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與先進(jìn)性，又要考慮各電氣設(shè)備問(wèn)的匹配問(wèn)題。在電力系統(tǒng)中起著重要作用的變電站，要選擇具有良好的性能電氣設(shè)備，反之，用普通的電氣設(shè)備即可。比如，位于市區(qū)的110kV A變電站，可以采用全封閉的GIS設(shè)備、10kV KYN型柜，設(shè)備雖昂貴，但安全可靠；位于某市郊區(qū)的110kVB變電站，則可以選擇室內(nèi)間隔分布，采用10kVXGN-12型柜，既經(jīng)濟(jì)又美觀。

五、電氣設(shè)備的爬距

采用的電氣設(shè)備均要可靠性高、防污并且有較大的爬距。按照供電局的要求，110kV及以下的電氣設(shè)備的爬距標(biāo)準(zhǔn)：

（1）110kV：戶(hù)外的為3150m，戶(hù)內(nèi)的為2520 mm；（2）35 kV：戶(hù)外的為1012.5 mm，戶(hù)內(nèi)的為810 mm（3）10kV：戶(hù)外的為300mm，戶(hù)內(nèi)的為2401TLm。針對(duì)污穢比較嚴(yán)重的區(qū)域，要選用爬距更大的電氣設(shè)備。例如，位于陶瓷廠(chǎng)周?chē)?10kVC變電站，所采用的爬距是3906mm。

六、變電站的防火設(shè)計(jì)

在衡量電氣設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性時(shí)，主要是從油量、分布方式等方面進(jìn)行，變壓器與電容器是重點(diǎn)防火對(duì)象。針對(duì)室內(nèi)分布的主變壓器屋，要考慮到排油坑、常規(guī)的消防設(shè)備等，且變壓器屋門(mén)要采用密封防火隔音門(mén)。在室外的主變壓器與戶(hù)外變壓器距離建筑外墻間的防火不到5m的情況下，在變壓器總高加3m、兩側(cè)各3m的范圍內(nèi)，該墻無(wú)孔洞、無(wú)門(mén)窗，如果防火凈距不小于5m，則防火門(mén)需要打開(kāi)。變電站防火中，電纜的位置至關(guān)重要，不但要進(jìn)行堵、涂，而且在電纜走向規(guī)劃等方面要預(yù)防火災(zāi)隱患。雖然過(guò)電壓帶來(lái)火災(zāi)的幾率并不高，可是如果形成，其危害不可估量。因此，在預(yù)防這類(lèi)火災(zāi)時(shí)，要根據(jù)規(guī)定進(jìn)行避雷線(xiàn)、避雷針等的設(shè)置，并對(duì)接地網(wǎng)要進(jìn)行完善。另外，過(guò)電壓的保護(hù)裝置也要認(rèn)真選擇。

七、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在設(shè)計(jì)城網(wǎng)110kV變電站時(shí)，要具體情況具體分析，從變電站在電力系統(tǒng)中的作用、地位、設(shè)備特征及附近的環(huán)境等方面進(jìn)行考慮，基于供電的可靠性、靈活性，盡可能使設(shè)計(jì)方案優(yōu)化，選擇最合適的設(shè)計(jì)方案。

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