110kV變電站增容改造變電一次設(shè)計分析

云長江

摘 要：隨著城區(qū)用電負(fù)荷的不斷增長，部分變電站主變?nèi)萘恳呀咏鼭M載甚至已超載運(yùn)行，為解決該類問題，通常對變電站采用增容擴(kuò)建或改建以提高其供電可靠性和穩(wěn)定性，滿足用戶的需求。本文將某110kV變電站#2主變增容改造為例，對其電氣一次部分進(jìn)行設(shè)計，簡要分析包括主變壓器、電氣主接線、主要電氣設(shè)備、防雷接地設(shè)計等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;變壓器;電氣主接線;電氣設(shè)備;防雷接地

1工程概況

某待擴(kuò)建110kV變電站設(shè)計終期規(guī)模為2臺主變壓器，容量2×40MVA，110kV出線2回，10kV出線22回。現(xiàn)已建設(shè)1臺40MVA的三相雙繞組主變壓器，110kV出線2回，10kVI段出線11回，10kVⅠ段無功補(bǔ)償裝置2套。110kV側(cè)采用單母線分段接線方式，10kV側(cè)采用單母線接線方式。110kV側(cè)建設(shè)情況為：110kV母線、#1主變間隔、PT及分段全部上齊;110kV出線2回，分別接于兩段母線。10kV側(cè)建設(shè)情況為：10kVⅠ段母線出線11回，3000kVar無功補(bǔ)償裝置2套。

2主變壓器的選擇

本次設(shè)計#2主變?yōu)閼敉獠贾茫L(fēng)散熱條件較好，故設(shè)計采用三相雙繞組、有載調(diào)壓、油浸式、低損耗、低噪音、自冷式變壓器。根據(jù)該供區(qū)負(fù)荷預(yù)測的需要和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。凡有兩臺及以上主變的變電站，其中一臺事故停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的70%，在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷。變壓器最大負(fù)荷按下式確定：Pmax=K0∑P式中：K0-負(fù)荷同時系數(shù);∑P-按負(fù)荷等級統(tǒng)計的綜合用電負(fù)荷。對于兩臺主變壓器的變電站，其主變壓器的額定容量可按下式確定（重要負(fù)荷占70%以下）：SN≥0.7Smax=0.7K0×1.05Smax上式中考慮5%的線路損耗。如果重要負(fù)荷超過70%，則按原始資料中的百分比代替70%計算，來確定主變壓器的額定容量。本次設(shè)計#2主變壓器選用SZ11-40000/110型變壓器，其參數(shù)如表1所示。

S-三相;Z-有載調(diào)壓;40000-額定容量（kVA）;110-額定電壓（kV）。

3電氣主接線的選擇電氣主接線是電氣部分的主體，是將各種主要電氣設(shè)備按一定順序有機(jī)地聯(lián)結(jié)起來，并配置保護(hù)測量電器，構(gòu)成變電站匯集和分配電能的一個系統(tǒng)。在主接線設(shè)計時，必須根據(jù)本變電站在系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)、工作特點、周圍環(huán)境條件等確定合理的設(shè)計方案，保證供電可靠性和電能質(zhì)量，具有一定靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。本次設(shè)計的變電站電壓等級為110/10kV，其主要負(fù)責(zé)附近居民用電和重要工業(yè)區(qū)工廠供電。110kV側(cè)已有2回進(jìn)線，10kV側(cè)已有11回出線。本次為增容改造工程，110kV原主接線方式不變，仍采用單母線分段接線方式。10kV側(cè)：可采用的主接線方式有單母線接線，單母線分段接線以及雙母帶旁路接線。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分》所述，有可能停電檢修斷路器，并且10kV側(cè)所有用戶都為單回路供電，可不設(shè)旁路母線。因此10kV側(cè)接線方式確定為單母線分段接線方式。本次需新增設(shè)10kV#2主變間隔，10kV母聯(lián)間隔，無功補(bǔ)償裝置2套。

4主要電氣設(shè)備的選擇

4.1高壓斷路器的選擇

斷路器型式選擇，除了應(yīng)滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，本次設(shè)計為了保證供電可靠性，選用SF6斷路器。在校驗斷路器的斷流能力時，應(yīng)用開斷電流代替斷流容量。一般取斷路器實際開斷時間（繼電保護(hù)動作時間與斷路器固有分閘分閘時間之和）的短路電流作為校驗條件。本次設(shè)計變電站110kV側(cè)選用LW30-126型斷路器，其參數(shù)如表2所示。

4.2高壓隔離開關(guān)的選擇

高壓隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時，對隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器的開斷時間。故計算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時的計算數(shù)據(jù)完全相同。110kV#2主變側(cè)選擇GW4-126DD和GW4-126D型隔離開關(guān)，其參數(shù)如表3所示。

4.3電流互感器的選擇

當(dāng)電流互感器用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇的比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘尽Ｓ糜陔姸扔嬃康碾娏骰ジ衅鳎瑴?zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5級，用于電流電壓測量的準(zhǔn)確級不應(yīng)低于1級，非重要回路可使用3級。本次設(shè)計中，110kV側(cè)選擇LB7-110W3型電流互感器，其參數(shù)如表4所示。

4.4無功補(bǔ)償裝置的選擇

對于直接供電的末端變電站，安裝的最大容性無功量應(yīng)等于裝置所在母線上的負(fù)荷按提高功率因數(shù)所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量與主變壓器所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量之和。負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量計算式為：

式中：Qcf，m-負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量（kVar）;Pfm-母線上的最大有功負(fù)荷（kW）;準(zhǔn)1-補(bǔ)償前最大功率因數(shù)角;準(zhǔn)2-補(bǔ)償后最大功率因數(shù)角;Qcfo-補(bǔ)償前后每kW有功負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量（kVar/kW）。

5防雷及接地

本站前期已在110kV出線構(gòu)架布置2根25m高構(gòu)架避雷針，在中控樓及10kV電容器場地旁布置2根25m高獨立避雷針，構(gòu)成對全站的防直擊雷保護(hù)。其變電一次設(shè)計是一次較為綜合性的實踐過程，它必須結(jié)合工程實際情況，現(xiàn)場全面及準(zhǔn)確的資料收集，確保其設(shè)計合理性，滿足電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、環(huán)保的基本要求，同時注重了解和應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

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