摘 要：本文對城市變電路終端站的設(shè)計原則、電氣主接線、配電裝置、系統(tǒng)保護進行了著重探討。

關(guān)鍵詞：電氣自動化 綜合自動化

Abstract: This paper focused on the

the design principles of the terminal station of the city changed the circuit, electrical wiring, power distribution equipment, system protection, Key Words: electrical automation, integrated automation

中圖分類號： TN830.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1 設(shè)計原則

在現(xiàn)代城市建設(shè)快速的發(fā)展，城市電網(wǎng)建設(shè)中，首先我們首先要解決的是城市變電站的建設(shè)問題，以下是建設(shè)城市變電站應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則：

(1)要有足夠的變電容量來滿足供電范圍內(nèi)中長期規(guī)劃預(yù)測的負(fù)荷要求;(2)可靠靈活的主接線方式;(3)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積小;(4)主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低;(5)自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高。

2 電氣主接線

電氣主接線的選擇通常與變電容量的需求有較為密切的關(guān)系，這里介紹帶斷路器的線路變壓器組的設(shè)計方案：

(1)220 kV城市終端站電氣主接線一般分3個電壓等級，由3組帶斷路器的線路變壓器組構(gòu)成。(2)220 kV設(shè)置線路閘刀、電流互感器、斷路器、氧化鋅避雷器、電纜頭及主變，共同構(gòu)成線路變壓器組。(3)110 kV為單母線分段，各段母線各與1臺主變相連，各帶多路出線。(4)35 kV為單母線分段，各段母線帶多路出線，每臺主變分別通過2臺35 kV斷路器接于2段。(5)35 kV母線上有3臺分段斷路器。

3 配電裝置

3.1 220 kV配電裝置及主變

220 kV配電裝置選擇室內(nèi)布置，采用傳統(tǒng)的獨立電器，相間距離3.5 m，依次為電纜頭、單側(cè)帶接地刀的線路閘刀、單斷口六氟化硫斷路器、氧化鋅避雷器，最后接主變。斷路器與線路閘刀之間留作通道，作為檢修運輸通道。變壓器的選擇對城市變電站來說又有著特殊的要求。體積小、噪音低、阻燃性好、可靠性高，就應(yīng)是選擇變壓器要突出考慮的性能。

220 kV配電裝置與主變共處一室，主要是防噪聲。變壓器可采用低噪聲強油風(fēng)冷，散熱器分體安裝于室外。

3.2 110 kV配電裝置

110 kV配電裝置采用三相共箱式結(jié)構(gòu)的全封閉六氟化硫絕緣的組合電器，選擇GIS戶內(nèi)布置，這是在國內(nèi)城市變電站設(shè)備選型中常用的做法。GIS的結(jié)構(gòu)為緊湊型三相共箱式，三相導(dǎo)體共面布置，所有開關(guān)設(shè)備均采用了彈簧P電動操動機構(gòu)，由1臺機構(gòu)操作，三相聯(lián)動。由于無需壓縮空氣供給系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了無油化、無氣化。斷路器采用了自能熄弧研究的最新成果：氣吹壓力與開斷電流自適應(yīng)熄弧原理。開斷額定斷路電流所需的能量大部分取自電弧本身，大幅度減少了對操作能量的需求，操作功約為同等開斷容量壓氣式斷路器的20%～25%。斷路器配置了低操作功、無維護或少維護、高可靠性的彈簧操動機構(gòu)。此外，提供多種主接線方案，配置方式靈活。

3.3 35 kV配電裝置

35 kV配電裝置采用進口全封閉六氟化硫絕緣的組合電器，雙列布置，頭尾相接，容易處理單母線分段的接線型式。每個間隔寬度為0. 6～0. 8 m，雙列布置。

4 電氣平面布置

變電站主要設(shè)備分布在綜合樓及220 kV配電裝置樓。

4.1 綜合樓

綜合樓底層布置35 kV配電裝置及3臺所變，35 kV GIS采用背靠背雙列布置。由于兩列裝置之間有土建結(jié)構(gòu)樁頭，因此，對于背后有接線的GIS需適當(dāng)拉開距離，以便施工檢修。第2層為電纜層，主要敷設(shè)110 kV電纜出線，110 kV GIS及35 kV GIS絕緣母線與主變的接口等。第3層布置110 kV配電裝置GIS。除110 kV GIS外，還設(shè)有配套的壓縮機房。第4層為控制層，設(shè)有控制室及繼電保護室�？刂剖蚁旅娌辉O(shè)電纜層，控制電纜經(jīng)豎井上來后，經(jīng)過控制室架空地板進入各相應(yīng)設(shè)備。綜合樓地下層為箱形基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)同時作為110、35 kV電力電纜通道。箱形基礎(chǔ)靠圍墻一側(cè)，設(shè)有4只豎井及2只工作井，電纜通過兩井與排管連接，上面通過豎井到電纜層及控制室。

4.2 220 kV 配電裝置樓

配電裝置樓共有3個單元，每個單元布置1組線路變壓器組，每個單元間隔寬度為14 m，單元之間設(shè)敞開式5 m通道，作為主變散熱器安裝位置及接地變壓器位置，接地變壓器采用過街樓式安排，以利主變散熱器通風(fēng)散熱。

5 系統(tǒng)保護

5.1 220 kV線路保護

220 kV線路與主變保護屏、直流屏、所用配電屏等布置在繼電保護室。主變高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，主變故障時不需傳送遠(yuǎn)方跳閘命令。為了簡化保護配置，擬采用相間電流和零序電流速斷作為220 kV線路主保護，并在送電端配置以下保護：(1)相間電流速斷保護，瞬間跳閘;(2)定時限過流保護，延時跳閘;(3)零序電流速斷保護，瞬時跳閘;(4)零序過流保護，延時跳閘;(5)斷路器失靈保護。以上保護除斷路器失靈保護外，均配置2套，實現(xiàn)與主變雙重保護。送電站的1套重合閘裝置在線路單相故障時，斷路器跳三相，然后進行三相重合;相間故障時，斷路器跳三相，不進行重合。

5.2 主變保護

電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電設(shè)備，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的影響，同時大容量的電力變壓器也是非常貴重的設(shè)備。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好、工作可靠的繼電保護裝置。

5.3 110 kV線路保護

采用微機控制，包括電流速斷、過電流兩階段;零序電流速斷和零序過流2段保護。

5.4 35 kV線路保護

采用電流速斷、過電流和零序過電流保護。

5.5 母線保護

110 kV母線為單母線分段接線方式，每段母線配置1套三相式母線差動保護，母差保護動作瞬時切除主變110 kV進線斷路器、分段斷路器及母線上聯(lián)絡(luò)線斷路器，母差動作時閉鎖分段自切。

35 kV母線為單母線分段接線方式，每段母線配置1套三相式母線差動保護，母差保護動作瞬時切除主變35 kV進線斷路器、分段斷路器，母差動作時閉鎖分段自切并切除35 kV母線上聯(lián)絡(luò)線斷路器。

5.6 自動裝置

35 kV和110 kV母線分別裝設(shè)備用電源自動切換裝置。每回35 kV線路均裝設(shè)按周減載裝置。

6 變電站綜合自動化

所謂變電站綜合自動化，就是廣泛采用微機保護和微機遠(yuǎn)動技術(shù)，分別采集變電站的模擬量、脈沖量、開關(guān)狀態(tài)量及一些非電量信號，經(jīng)過功能的重新組合，按照預(yù)定的程序和要求實現(xiàn)變電站監(jiān)視、測量、協(xié)調(diào)和控制自動化的集合體和全過程，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源共享，提高變電站自動化的整體效益。

6.1 基本功能

系統(tǒng)采用先進的計算機技術(shù)，將變電站中所需要的控制、保護、測量、中央信號、各類自動化裝置、管理監(jiān)測、報表打印、事故記錄、故障濾波、通訊調(diào)度等功能集中于一個微機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，可實現(xiàn)變電站的無人值守。該系統(tǒng)以其技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、功能齊全、具備無人值班的技術(shù)條件等方面的優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用。其基本功能和技術(shù)如下：

(1)保護功能;(2)測量及數(shù)據(jù)采集功能;(3)自動裝置功能;(4)控制和操作閉鎖;(5)對所及監(jiān)控、監(jiān)視與工程師工作功能實現(xiàn)人機聯(lián)系;(6)系統(tǒng)的自診斷功能。

6.2 主要特點

變電所綜合自動化是利用計算機的技術(shù)綜合、統(tǒng)一進行處理，促進各環(huán)節(jié)的功能協(xié)調(diào)，其主要特點是：(1)微機系統(tǒng)和保護信息串行通信采用交流采樣，大大提高了信息總量，，能夠根據(jù)事件優(yōu)先級迅速遠(yuǎn)傳變電信息。(2)系統(tǒng)采用微機采樣，微機變送器輸入由CT、PT 提供，直接輸入計算機編碼與數(shù)據(jù)采集微機通信，可傳送多種計算量，速度較快、精度較高，是目前數(shù)據(jù)采集的最佳選擇。(3)微機保護與監(jiān)控部分通

信可在調(diào)度端查看和修改保護整定值。(4)變電所綜合自動化具有對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測等方法實時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置，解決了各環(huán)節(jié)在技術(shù)上保持相對獨立而造成的各行其是，重復(fù)投資甚至影響運行可靠性的弊端。(5)抗干擾能力強，可擴展性好。(6)實現(xiàn)綜合自動化后的無人值班變電所占地面積小，取消模擬屏、控制臺和單獨的小電流接地系統(tǒng)與無功電壓自動調(diào)節(jié)裝置等，既減少了征地，也減小了主控室面積，大大減少了投資。

6.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.3.1 系統(tǒng)配置

由于采用了分散安裝技術(shù)，大大節(jié)省了控制室面積以及大量電纜和安裝費用，降低系統(tǒng)造價，提高系統(tǒng)可靠性，使分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)點明顯地體現(xiàn)出來：(1)不同電氣設(shè)備均單獨安裝對應(yīng)的前置機，其任一裝置出現(xiàn)故障，均不影響系統(tǒng)其它部分正常運行;(2)系統(tǒng)內(nèi)裝置間信息的傳送均為數(shù)字信號，所以系統(tǒng)抗干擾能力增強;(3)分布式系統(tǒng)為多CPU工作方式，各裝置均有一定的數(shù)據(jù)處理能力，從而大大減輕了主位計算機的負(fù)擔(dān);(4)系統(tǒng)擴充靈活、方便。

6.3.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是將整個變電站綜合自動化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)乃至該變電站相應(yīng)的配電線路上自動化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳輸給變電集控中心和配電自動化集控中心，站內(nèi)通信采用光纖以太網(wǎng)，保證在站內(nèi)毋需中斷其他設(shè)備。站外通訊采用光纜與中心站相連接(雙通道)，由中心站進行遙控和監(jiān)視。

6.3.3 軟件配置

主機軟件包括對系統(tǒng)的管理、圖形顯示、技術(shù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)庫管理、打印報表、通訊及自診斷軟件、智能專家系統(tǒng)的故障分析和操作票自動生成等。

7 結(jié)語

實踐證明，220 kV城市終端站是解決當(dāng)前城市供電矛盾的一個有效途徑，隨著變電站綜合自動化技術(shù)的提高和硬件、軟件環(huán)境的改善，它也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的方向

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