變電站的設(shè)計趨勢

1、變電站的設(shè)計趨勢1'引言我國電力建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實時性等要求越來越高而隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國變電站設(shè)計出現(xiàn)了一些新的趨勢。2、變電站接線方案趨于簡單隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備，其制造技術(shù)近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時間少。特別國外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達到20年不大修，更換部件費時很短。為了進一步控制工程造價，提高經(jīng)濟效

2、益，經(jīng)過專家反復(fù)論證，我國少數(shù)變電站設(shè)計已逐漸采用一些新的更為簡單的接線方案。簡化接線方案集中在這些方面：我國500kV330kV電壓等級的接線較多采用3/2斷路器接線，但現(xiàn)在有些設(shè)計院提出，根據(jù)工程情況，可采用3/2斷路器變壓器-母線組接線，可靠性與3/2斷路器接線基本相同，卻可以降低投資。目前在四川二灘水電站的500kV接線中有一串采用3/2斷路器接線方式，其他串為3/2斷路器接線。在國外某些地區(qū)，500kV電壓等級廣泛采用雙重連接方式接線，即3/2及3/2斷路器接線，但第1,2組主變經(jīng)過隔離開關(guān)分別接至兩組母線，如有第3,4組主變則接入串內(nèi)，出線回路多時，采用3/2和3/2斷路器串，這樣

3、可以節(jié)約大量投資。另外，國內(nèi)一些變電站3/2斷路器接線中，設(shè)計不考慮裝設(shè)線路側(cè)隔離開父。近期國內(nèi)新建的許多變電站220kV及110kV電壓等級的接線采用雙母線而不帶旁路母線。采用GIS的情況下，優(yōu)先采用單母線分段接線。終端變電站中，盡量采用線路變壓器組接線等。3、大量采用新的電氣一次設(shè)備近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價格不斷下降，伴隨著國產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式

4、走向無油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。近年來世界各國著名的高壓電氣設(shè)備公司都相繼開發(fā)、研制了各種類型的145-550kV戶外高壓和超高壓組合電器，國內(nèi)一些高壓開關(guān)廠也已經(jīng)開始生產(chǎn)145kV戶外緊湊型組合電器。目前145kV戶外緊湊型組合電器主要產(chǎn)品有compasscompact、MCI等。compass在我國已得到廣泛應(yīng)用，有代表性的是2000年4月投產(chǎn)的江陰市南閘11OkV變電站。戶外插接式智能型組合電器是一種功能更完備的高壓和超高壓開關(guān)系統(tǒng)，它內(nèi)含電氣一次、二次設(shè)備，以及相關(guān)連的插接式復(fù)合光纜等。戶外插接式智能型組合電器在國外稱為PASS(PlugandSwit

5、chSystem，)西方一些國家已經(jīng)開始采用，國家電力公司正在積極地推廣該系列產(chǎn)品，并在500kV變電站進行工業(yè)性應(yīng)用試驗。這些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點是以SF6斷路器為核心，與其它高壓電氣設(shè)備進行組合，形式繁多，從較簡單的145kV戶外斷路器與電流互感器及隔離開關(guān)組合在一起的小車式組合電器，到550kV戶外設(shè)備本體（包括斷路器、隔離開關(guān)與接地開關(guān)、光電式電流電壓互感器等設(shè)備的組合），通過插接式復(fù)合光纜，與就地布置的控制保護智能柜連接在一起的完整超高壓開關(guān)系統(tǒng)。這些設(shè)備運行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運行維護方便，價格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一

6、個方向，符合我國目前的國情和技術(shù)發(fā)展方向。4、變電站綜合自動化技術(shù)新動向變電站綜合自動化系統(tǒng)近幾年一直是電力建設(shè)的一個熱點。無論國內(nèi)國外，還是從管理方、運行方及設(shè)計單位對于變電站實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。伴隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化也采用了新的技術(shù)，其技術(shù)動向主要集中在以下兩個方面。4.1 全分散式變電站自動化系統(tǒng)新型的全分散式變電站自動化系統(tǒng)，設(shè)計思想上實現(xiàn)了變電站二次系統(tǒng)由面向功能設(shè)計向面向?qū)ο笤O(shè)計的重要轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)不再單純考慮某一個量，而是為某一設(shè)備配置完備的保護、監(jiān)控和測量功能裝置，以完成特定的功能，從而并保證了系統(tǒng)的分布式開放性。其特點是各現(xiàn)場輸入輸出

7、單元部件分別安裝在中低壓開關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護、監(jiān)控和測量功能的集成裝置，亦可以是現(xiàn)場的保護、監(jiān)控和測量部件分別保持其獨立性。變電站遙測遙信采集及處理、遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡(luò)送至后臺主計算機。采用全分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，變電站內(nèi)將不再具有規(guī)模龐大的測控屏以及大量連接信號源和測控屏之間的銅芯電纜，全部測控裝置下放在就地，而在控制室，取而代之的是一個計算機顯示器甚至僅為一臺臨時監(jiān)視、操作使用的便攜機。根據(jù)各變電站實際情況，現(xiàn)場單元有安裝在現(xiàn)場戶內(nèi)開關(guān)室內(nèi)的，亦有安裝在戶外開關(guān)附近小室或露天封閉箱內(nèi)的，環(huán)境條件較控制室內(nèi)嚴(yán)峻。

8、因此要保證現(xiàn)場單元在現(xiàn)場條件下安全穩(wěn)定的運行，除對現(xiàn)場單元本身提出要求外，設(shè)計上還應(yīng)考慮對現(xiàn)場溫度、濕度、電磁感應(yīng)、雷電流、開關(guān)開合時振動影響（如接點抖動，連接松動等）采取相應(yīng)的措施。目前，國內(nèi)2000年11月正式投運一個220kV全下放變電站丹東新興站，220kV配電裝置采用就地間隔簡易保護小室，66kV配電裝置采用就地下放式保護與控制柜。從技術(shù)發(fā)展的趨勢看，將來的測控設(shè)備還將和一次設(shè)備完全融合，即實現(xiàn)所謂的智能一次設(shè)備，每個對象均含有保護、監(jiān)控、計費、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫，面向外界的僅是一個通信口，采用全分散式變電站自動化系統(tǒng)將是必然的結(jié)果。4.2 引入先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)是綜合自動化變電站與常規(guī)站的最明顯的區(qū)別之一，只有采用通信網(wǎng)絡(luò)，才可能節(jié)省大量電纜。因此必須保證通信網(wǎng)絡(luò)安全、