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一、变电站电气主接线
(一)变电站电气主接线的概念
变电站电气主接线是指由变压器、开关、刀闸、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定的顺序连接,用来汇集和分配电能的电路,也称为电气一次设备主接线图。
(二)电气主接线的关键因素
主接线方案,是根据该变电站的规划及其在系统中的作用最终确定的,主接线方案确定了该变电站的总体规模(包括近期及远期规模),运行的可靠性、灵活性和经济性,并且对选择电气设备、布置配电装置、拟定保护继电和控制继电的方式,影响是相当的大。所以,处理好各方面的关系是必须的,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案。
1、配电装置的选型
屋内布置和屋外布置是110kV高压配电装置通常采用的布置形式。而普通电器安装在屋内布置、SF6全封闭组合电器(GIS)屋内布置、110kV断路器小车屋内布置这三种形式又是屋内布置的分类。普通电器安装被用在屋内布置和110kV断路器小车屋内布置,其具有基本相同的占地面积,投资也相差不悬殊,在城郊或者污染比较严重的地区多多采用普通电器安装在屋内布置。占地最小的是SF6全封闭组合电器(GIS)屋内布置,并且有最好的运行维护,可是也有相对较高的投资,在城市中心或者用地非常紧张的地方较多的采用。屋外中型布置、屋外半高型布置、屋外高型布置又是屋外布置的分类。是将所有电气设备都安装在地面设备支架上,任何电气设备都不会布置在母线,此布置称为屋外中型布置,该布置具有许多优点,例如布置比较清晰、运行可靠、造价低等优点。将母线与母线隔离开关升高是半高型布置,在升高母线的下方直接布置断路器、电流互感器等设备,从而使得减少配电装置跨度尺寸,但由于进出线间隔不能合并,增大了横向面积,因此,半高型布置适合于进出线回路多的变电站。将母线与母线隔离开关上下重叠布置称为高型布置,此布置适用于双母线布置。
2、相关电气设备及典型接线方式
终端变电站和中间变电站是在110kV变电站电气主接线设计选择中主要考虑的两个功能的变电站。终端变电站接近负荷中心,在110kV变电站中分为两路进线,将电能分配给低压用户主要是通过两台主变实现的;变电站主接线设计应在确保供电可靠性的前提下使得设计规范化、自动化、简单化以及无人化,使得占地面积尽可能的减少,根据负荷性质是变电站电气主接线选择的依据,除此之外,影响因素还有电气设备特点和上级电网强弱。对于终端变电站高压侧主接线形式主要采用以下三种:单母线接线;内桥接线;线路-变压器组接线。以下分别对这三种方式进行介绍。
单母线接线。110kV变电站电源进线采用2路接110kV电网,一主一备;单母线方式是用在高压侧主接线,而单母线分段接线方式是用在低压侧主接线。供电可靠,运行灵活是这种接线的主要优势,在110kV主供电源失电的情况下,恢复供电是以高压备用自投自动进行的。这种方式的缺点是具有较多的高压设备,增大了占地面积,增大了投资。既要具有受电功能,又要承担功率转移任何的城网变电采用这种接线方式。
内桥接线。110kV变电站电源进线采用2路接110kV电网,内桥接线方式被用在高压侧主接线,单母线分段接线方式是用在低压侧主接线。这种方式,四个回路仅有三台断路器,需要较少的断路器,有较方便的线路的投入和切除,这些都是此方式所具有的优势。其还是存在一定的缺点:具有较差的运行的灵活性和可靠性,较复杂的一、二次运行操作,而且只要变压器发生故障,那么未发生故障的线路也会受到影响。在高压线路运行操作频繁并且不承担电网穿越功率经过的城网变电站这种情况下,比较适合用这种接线方式。
线路-变压器组接线。110kV变电站电源进线,采用双电源'T'型接线。线路-变压器组两断路器的形式用于高压侧主接线,单母线分段线接方式用于低压侧。接线简洁,高压设备少、占地少、投资省、继电保护简单,可以以最快的速度恢复供电,这些是此种方式的优势。其缺点是在电源失电时,要停一台主变电器,在较短的时间内对部分电负荷限电。对于承担受电功能,没有功率转移任务的域网110kV变电站比较适用于此种接线方式。
 二、变压器的选择
(一)变压器的选择
若想安装两台以上的变压器,变电站需满足以下条件之一即可。(1)存在大量的一级负荷或者虽为二级负荷,但是从保安的角度进行考虑;(2)在季节性负荷变化较大时;(3)几种负荷较大。
变电站可设置专用变压器,需在以下情况下才可:(1)照明专用变压器应在以下情况下进行设置:第一,质量和灯泡寿命严重被动力合照明采用共用变压器影响时;第二,在电源系统不接地,电气装置外露导电体就地接地系统的低压电网中;(2)专业变压器的设置需满足以下条件:功能需要的某些特殊设备时,或者当季节性的负荷容量较大时;(3)单相变压器的设置需满足以下条件:接线为Yyn0的变压器,单台单相负荷较大时,或者由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25%;(4)冲击负荷专用变压器的设置需满足电能质量受到较大的冲击性负荷的严重影响。
(二)主变压器台数的确定
在城网变电站中,一般情况会有两台或者更多台变压器配置,如果其中之一发生什么问题的话,将负荷自动转移到正常运行的变压器。在满足相同的供电能力和供电可靠性的条件下,变电站安装变压器的台数是多少,应该从经济和技术方面根据城区供电条件、运行方式以及负荷性质来考虑。(1)主变总容量。停一台主变压器时,在总负荷不变的前提下,要求仍具有相同的供电能力;(2) 占地面积。对于室内而言,节约占地面积是非常重要的,城网变电站位于室内,因此更显示出其的重要性,安装两台变压器明显要比安装三台变压器省面积;(3)变压器制造容量限制;(4)配电装置的投资。当采用T接或线路变压器组接线时,那么线路和电源翻出线间隔需要建立,此会增加投资;当采用高压有断路器的接线时,则六氟化硫断路器被采用;(5)短路电流水平。提高变压器单台容量会使得低压侧短路容量也增加,最终使得110kV配电装置选型的难度大大增加了。因此,限制短电流的措施在由于变压器容量太大导致110kV配电装置不能选择轻型设备时应予以考虑;(6)变压器投资。两台变压器和三台变压器的选择,主要是需要的总容量不同,两台变压器需要的总容量要比三台变压器需要的总容量要多,但是在投资方面,两者的相差很小。
对于两台主变压器和三台主变压器来说,两台主变压器占有较大的优势,表现为占地面积小、运行费用低、投资省等,而且容载比比较大,电网适应能力强。但是实际情况下,城市的发展越来越高端,用电密度也就随着增加,使得变电站的供电可靠性和灵活性有所提高,因此,城网设计时,主要的趋势是三台主变压器。
三、结语
第一,变电站主接线要尽量简化;第二,城市变电站应设置3台主变;第三,有载调压变压器能够保证10kV母线电压在合格范围内;第四,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。
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