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2018浅谈110 kV 变电站的设计

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发表于 2018-7-16 21:07:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
  [摘要]随着国家经济的发展,我国的电网事业也得到了迅速发展,就目前我国的情况而言,110 kV 变电所设计中存在很多问题,本文仅对110 kV变电所设计中的一些基础问题提出所要注意的事项,供业内人士参考借鉴。
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  [关键词]设计;技术;容量
  中途分类号:F407.61 文献标识码:A-U文章编号:2095-2104(2011)12-05--01
  
  1、电网结线
   城网由送电线路、高压配电线路、中压配电线路以及联络各级电压线路的变、配电站组成。电网结线的要点如下:
   (1)各级电压电网结线应标准化;
   (2)高压配电网结线力求简化;
   (3)下一级电网应能支持上一级电网。
   按国家标准,电网的标称电压为送电电压220kV,高压配电电压110(63,35)kV,中压配电电压10 kV,低压配电电压380/220V。
   根据采用架空线或电缆及变电站中变压器的容量和台数,选择结线。变电站结线要尽量简化,采用架空线路时,以两回路为宜,采用电缆线路时可为多回路。不论采用架空线还是电缆,当线路上T 接或环入3 个及以上变电站时,线路宜在两侧有电源,但正常运行时两侧电源不并列。高压配电变电站中压出线开关停用时,应能通过中压电网转移负荷,对用户不停电;高压配电变电站之间的中压电网应有足够的联络容量,正常时开环运行,异常时能转移负荷;严格控制专用线和不带负荷的联络线,以节约走廊和提高设备利用率。
  2、主变参数
  2.2 主变台数和容量
   变电站配置2 台或以上变压器,当一台故障停运时,其负荷自动转移至正常运行的变压器,此时变压器的负荷不应超过其短时容许的过载容量,以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移至中压电网。符合这种要求的变压器运行率可用下式计算:
   T = {K×P(N - 1)/ N×P}×100 %
   式中:T = 变压器运行率;
   K = 变压器短时的容许过载率;
   N = 变压器台数;
   P = 单台变压器额定容量。
   其中变压器短时允许的过载率应根据制造厂提供的数据,参照该变压器预计的全年实际负荷曲线,以过载而不影响变压器的寿命为原则来确定,一般可取过载率为1.3,过载时间为2h,计算结果为:当N=2 时,T=65%;N=3 时,T=87%(近似值)。
   长期以来市区变电站一般设置2 台主变压器,随着城区负荷密度的增加,出现3 台主变设计方式。变电站主变台数应根据供电区域负荷密度而定,市区内110kV 供电半径宜取2km,供电范围为4 km,当负荷密度为20 MW/km 及以上时,3 台主变设计方式是合理的,此时主变利用率为86%,大大减少了变电站布点。
  2.2 短路阻抗值
   根据《城市电力网规划设计导则》,各级电网的规划短路容量为:
   110 kV 20 kA
   10 kV 16 kA
   变压器阻抗值的选择,与系统短路容量、变压器额定容量密切相关。据统计,目前110 kV 电网短路容量距20kA 尚有一定的距离,但随着110kV 主变容量的不断增大,10kV 短路容量已经接近甚至超过了16 kA,因此高阻抗变压器开始得到应用。
  2.3 分接头选择
   主变分接头应根据电网电压水平选择,根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》,110kV电源最高电压取110(1+7%)kV,最低电压取110(1~3%)kV,10kV 母线电压合格范围为10~1017kV。负荷高峰时10kV 母线上投入无功补偿。为保证10kV 母线电压在合格范围内,应采用有载调压变压器。经计算变压器分接范围选择110±8×1.25%/10.5kV 能满足调压要求。
  2.4 变压器结线
   10kV 环网供电后,相位应保持一致,因此变压器结线应保持一致。目前110/10kV 变压器大部分采用Y/△结线,有载调压开关装在高压侧。
  3、变电站主接线
   (一)10 kV 主接线
   随着电网结构的改善,变电所主接线有逐渐简化的趋势,普遍采用桥型接线。相比其他主接线,桥型接线简单,投资节约,运行操作方便,适合于无人值班,在10kV 网络较为完善,主变容量能满足需求时应尽量采用。110kV 进线侧可装设单相电压互感器,线路隔离开关的带电闭锁采用其余两相“高压带电显示闭锁装置”。
   当变电所距电源侧较近,经技术经济比较合理时,可不设断路器,主变故障时直接跳出原侧开关。随着变电所3 台主变的出现,110kV 主接线出现了扩大桥模式。扩大桥接线的好处是每一变电所只需两回进线,适用于输电线路比较紧张的情况,(尤其适用于市区110kV 变电站),因此3 台主变应尽量采用扩大桥接线。
   (二)10 kV 主接线
   每台主变带8~10 回出线,采用单母线分段接线。当采用手车柜(中置柜)时,应不设旁路母线。但手车柜(中置柜)对于金加工工艺要求较高,应注意选用质量较好的设备。
  4、10 kV 中性点运行方式
   我国10kV 配电网大部分采用中性点不接地方式,它的最大优点是发生单相接地故障时并不中断向用户供电。随着配电网的扩大,电缆线路的增多,电网对地电容电流大幅度上升,直接威胁着电力系统的安全运行。根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》,电容电流超过10A 时中性点应改为消弧线圈接地。消弧线圈的调节采用微机自动跟踪补偿装置。为节省占地面积及减少开关框数量,采用变电站的站用电兼消弧线圈装置。
  5、过电压保护
   根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》,变电站应设有防止直击雷、反击和雷电波侵入的过电压保护措施。半户内变电站(变压器布置于室外)采用设独立避雷针对变电站进行保护,全户内变电站(变压器布置于室内)在离变压器主接地线小于15m 的配电装置,当土壤电阻率大于350Ω?m时,不允许屋顶装设避雷针、避雷带,如不大于350Ω?m 时,屋顶装设避雷针、避雷带则应增加站区占地面积,采用110kV 高压电缆进变压器室,并采用相应的防止反击措施。因此,在寸土寸金的市区,增加站区占地面积和110 kV 配电电装置进出线全部采用110kV 高压电缆,此方案会比全户内变电站(变压器布置于室内)采用设独立避雷针对变电站进行保护大大增加投资。110kV 进线无电缆段的GIS 变电站,在GIS 管道与架空线路的连接处,应装设金属氧化物避雷器(FMO1),其接地端与管道金属外壳连接。110 kV 进线有电缆段的GIS 变电站,在电缆段与架空线路的连接处应装设金属氧化物避雷器(FMO1),其接地端与电缆金属外皮连接。对三芯电缆,末端金属外皮应与GIS 管道外壳连接接地;对单芯电缆,应经金属氧化物电缆护层保护器接地(FC)。
  6、接地
   变电站接地方式以水平接地体为主,辅以垂直接地极,主接地网采用- 50×5 镀锌扁钢,变电站主接地网的接地电阻应不大于0.5 欧姆。考虑到微机保护监控系统对接地要求较高,二次设备室及10kV 二次电缆沟接地采用50×5 铜排。110kVGIS配电室也需采用铜排接地,GIS 配电室布置于室内楼板时,其座下的钢筋混凝土地板中的钢筋应焊接成网,并和环形接地母线相连接,接地线与GIS接地母线应采用螺栓连接方式。
  7、交流所用电和直流系统
  7.1 交流所用电
   变电所宜设置2 台所用变压器,供电可靠性要求高,现场检修设备多且功率大,因此,容量为100~200 kVA。当变电所设置3 台主变时分别接入# 1、# 3 主变低压侧母线,设置2 台主变时则分别接入其低压侧母线。所用电采用中性点直接接地TN 系统,额定电压380/220V,采用单母线分段接线。
  7.2 直流系统
   直流电源宜采用一组200V 蓄电池,容量应满足全所事故停电2h 的放电容量,一般为100 AH单母线接线。蓄电池组宜采用性能可靠、维护量少的蓄电池,如阀控式密封铅酸蓄电池等。直流系统应具有自动调节功能,充电装置实现智能化实时管理,并应设置一套微机直流接地监测装置。
  8、结论
   (1)变电站主接线应力求简化,宜优先采用桥式或扩大桥接线。
   (2)城市变电站宜设置2 台主变,当负荷密度为20MW/km2 及以上时可设置3 台主变。
   (3) 为保证10 kV 母线电压在合格范围内,应采用有载调压变压器。
   (4) 变电站无功补偿宜取主变容量的1/4~1/6。
   (5)变电站优先采用全户内布置。
   (6)110 kV 应尽量采用屋内GIS 结构。
   (7)10 kV 系统应采用消弧线圈接地,消弧线圈的调节采用微机自动跟踪补偿装置。
   (8)新建变电站监控装置应优先采用综合自动系统,保护装置应采用分布式结构。
   (9)直流系统宜设一组100AH 蓄电池组,交流站用电宜设置2 台,站用变压器应与接地变相结合。
  作者简介:马学科,男,1981年1月,广东省汕头市人。本科学历,助理工程师,现在从事电力施工建设管理工作
  
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