陶海超 張志強(qiáng)

【摘 要】目前，變電站的作用越來(lái)越重，城市人口劇增需要更多可用電，按照傳統(tǒng)方式建設(shè)變電站，占用場(chǎng)地太大，選址困難，影響周?chē)h(huán)境，所以既要考慮占地面積問(wèn)題，又要考慮安全穩(wěn)定問(wèn)題。文章以110kV智能變電站為例，探討變電站電氣設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】變電站；電氣設(shè)計(jì)；問(wèn)題

1智能變電站

智能化變電站是指變電站內(nèi)信息的收集、整理、分析、傳遞和輸出等過(guò)程，都是由智能設(shè)備和技術(shù)支持的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。變電站內(nèi)的設(shè)備具有一定的智能化特征，且其變電站中的智能化設(shè)備需要具備自我狀態(tài)的檢測(cè)、修復(fù)和診斷功能。智能化變電站具有顯著的特征，設(shè)備與職能智能化、信息通信網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理自動(dòng)化、信息通信模型和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化等。智能變電站主要有站控層、間隔層和過(guò)程層等三層次，其和傳統(tǒng)變電站的結(jié)構(gòu)相比，增加了過(guò)程層，其過(guò)程層主要是把一次電氣的設(shè)備納入智能化通信信息網(wǎng)絡(luò)的體系中，從而有效對(duì)變電站信息互動(dòng)傳遞與共享性進(jìn)行了提升。智能化變電站的電氣二次設(shè)備有可視性操控的體系，其能夠有效把設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控、分析、診斷和處理等實(shí)現(xiàn)結(jié)合，且智能化變電站電氣二次設(shè)備間的數(shù)據(jù)連接是光纜，已經(jīng)不需要通過(guò)測(cè)控柜中電纜進(jìn)行信號(hào)的傳輸，這就有效地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息傳輸速度的提升，也對(duì)傳輸損失與干擾進(jìn)行了降低，從而提高設(shè)備操控準(zhǔn)確性。

2 110kV智能變電站的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1電氣主接線設(shè)計(jì)

2.1.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則

這種設(shè)計(jì)的基本要求首先是要保證電力的正常供應(yīng)，滿(mǎn)足工業(yè)、服務(wù)業(yè)以及居民生活用電的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次要考慮經(jīng)濟(jì)因素，選擇價(jià)格低廉且質(zhì)優(yōu)的方案。要設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單清晰明了、方便檢修和維護(hù)的線路，還要保有擴(kuò)建可能性的電氣主接線。同時(shí)還要環(huán)保，不能污染環(huán)境?？朔鞘兄腥肆髁慷?、建筑物密集的困難，符合城市中的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)。在山區(qū)及自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，要設(shè)計(jì)出可以滿(mǎn)足在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)，能快速恢復(fù)，抗災(zāi)能力強(qiáng)，自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)裝置的變壓器。以至于在供電系統(tǒng)大面積癱瘓時(shí)，可以快速維修，方便救災(zāi)工作和災(zāi)后重建的工作及時(shí)開(kāi)展。

2.1.2電氣設(shè)備的保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

如果變電站發(fā)生故障，僅僅依靠工人的維修是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。要設(shè)計(jì)出可以自我保護(hù)的裝置。如果變壓器長(zhǎng)期超過(guò)負(fù)荷，就容易損壞。如果設(shè)計(jì)出當(dāng)變壓器感覺(jué)自身溫度過(guò)高時(shí)候，自動(dòng)減負(fù)荷或者跳閘來(lái)保護(hù)自身，就可以大大的降低傷害。當(dāng)變壓器的內(nèi)外部發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)引起變壓器繞組過(guò)電流的狀況，所以可以設(shè)計(jì)出電流保護(hù)裝置。這樣當(dāng)發(fā)生狀況時(shí)，電流保護(hù)裝置就可以保護(hù)自己了。當(dāng)變壓器的油量不足或者發(fā)生各種故障的時(shí)候，要設(shè)計(jì)出可以自動(dòng)啟動(dòng)瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的裝置。這樣的保護(hù)裝置不僅可以減輕工作人員的工作量，還可以保護(hù)變電站，減輕對(duì)變電站的損害。

2.1.3配電裝置的設(shè)計(jì)

變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)是要依據(jù)變電站的最高電壓等級(jí)情況，今天我們主要說(shuō)的是110kV的變電站，根據(jù)此選擇出一種滿(mǎn)足變電站正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)的接線方式。變電站的電氣主接線主要包括高中低三種壓測(cè)接線，這三種接線都有不同的作用。目前110kV高壓配電裝置主要是分屋內(nèi)布置和屋外布置兩種方式。斷路器又分為普通、小車(chē)、全封閉屋內(nèi)布置三種方式。每一種組合起來(lái)的情況都不一樣，要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的狀況進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，不可以盲目的進(jìn)行使用。例如：如果當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境狀況不好，污染較嚴(yán)重或者是空地面積比較大，這個(gè)時(shí)候就可以選擇普通電器和小車(chē)屋內(nèi)布置。反之，如果當(dāng)?shù)亟ㄖ容^密集，人流量較大，投資的成本較高則選擇全封閉組合器屋內(nèi)布置。環(huán)境因素對(duì)于變電站主接線設(shè)計(jì)的影響是非常大的，要多加注意。屋外布置又分為屋外半高、高型、以及中型布置。如果進(jìn)出線比較復(fù)雜、回路較多，可以選用半高型的布置。如果是雙母線設(shè)置，則可以選用高型布置。如果想造價(jià)低廉，維修方便，則可以選擇中型布置。每一種都各有利弊，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能夠停滯不前，要自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一套符合多種情況且可以克服多種障礙的變電站電氣主接線。

2.2電氣二次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.2.1智能設(shè)備的選擇

在智能化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)中，智能設(shè)備的選擇十分重要，其直接決定了電氣二次系統(tǒng)的性能，電氣二次智能設(shè)備主要有電子式的互感器裝置、二次設(shè)備以及智能開(kāi)關(guān)等。在智能開(kāi)關(guān)的選擇中，可選擇智能開(kāi)關(guān)，也可在傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)連接基礎(chǔ)上使用智能終端的開(kāi)關(guān)，智能開(kāi)關(guān)具有在線檢測(cè)的功能與智能控制的功能等，其還可以對(duì)變電站提供全面數(shù)字化的接口，具有十分強(qiáng)的智能性，但是對(duì)其維護(hù)和投入的成本開(kāi)支則是比較大的。在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)連接基礎(chǔ)上使用智能終端的開(kāi)關(guān)，也就是把智能的終端和其進(jìn)行連接，來(lái)提供數(shù)字化的接口，其維護(hù)和投入成本開(kāi)支是比較低的，但缺少在線的監(jiān)測(cè)功能，智能化的水平有限。在電子式的互感器選擇中，可使用有源或者無(wú)源類(lèi)型的裝置，其中有源互感器是一種具備低功率的線圈類(lèi)型電磁式的互感器類(lèi)型，通過(guò)將電源和電子電路進(jìn)行匹配，進(jìn)而借助激光來(lái)對(duì)電源的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行有效解決。

2.2.2操作系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)

智能變電站操作系統(tǒng)的電源主要是進(jìn)行二次系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)設(shè)備的電能提供，例如，控制、監(jiān)測(cè)等設(shè)備。在智能變電站內(nèi)一般采取直流電源的供電方式，目前一般使用蓄電池、硅整流的電容以及復(fù)試整流等直流電源類(lèi)型。在進(jìn)行操作系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)中，一定要注意其電源供電具有良好的穩(wěn)定性以及持續(xù)性，且還要具備足夠的容量，保證變電站出線故障時(shí)亦能夠?yàn)樵O(shè)備正常的運(yùn)轉(zhuǎn)提供電能。另外其還要具備不錯(cuò)的年限使用性能。蓄電池是智能變電站電氣二次系統(tǒng)中使用最為廣泛的直流電源類(lèi)型，其主要是把化學(xué)能向電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)電能供應(yīng)，其具有很強(qiáng)的電能供應(yīng)獨(dú)立性，和其電力系統(tǒng)正常運(yùn)行是相互隔離的，只有系統(tǒng)出線故障時(shí)，才進(jìn)行穩(wěn)定電能的供應(yīng)，其具有不錯(cuò)的供電效果，但需要進(jìn)行定期的充電。

2.2.3智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其一般可以分成過(guò)程層、架空層以及網(wǎng)絡(luò)層等三層次，在這三層次中都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)方案獨(dú)立設(shè)計(jì)。在進(jìn)行智能化電源網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)建設(shè)中，就可以把變電站中各子電源具有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效的整合，構(gòu)建一個(gè)一體化監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)體系，來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣二次的設(shè)備監(jiān)視。這種集中式一體化的電源監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)體系，是一種通過(guò)總線進(jìn)行連接的形式，來(lái)把各電氣設(shè)備的電源智能監(jiān)控相關(guān)模塊和監(jiān)控的設(shè)備直接連接，其能夠有效節(jié)約設(shè)備的成本，卻對(duì)其監(jiān)控設(shè)備處理能力具有很高的要求。

結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的形勢(shì)下，通過(guò)智能設(shè)備與智能技術(shù)的應(yīng)用與革新，在對(duì) 110 k V 智能化變電站電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅要充分應(yīng)用智能變壓器的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，要對(duì)電子式互感器進(jìn)行改造，通過(guò)優(yōu)化 110 k V 智能變電站電氣的設(shè)計(jì)，以此來(lái)提高變電站的信息共享性，從而進(jìn)一步促進(jìn)其他新技術(shù)與新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并以此來(lái)進(jìn)一步提高我國(guó)電力資源的利用率，促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)的智能化與高效化發(fā)展。綜上所述，以上內(nèi)容就是對(duì)變電站電氣設(shè)計(jì)應(yīng)注意問(wèn)題的論述。

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