浅谈220kV变电站设计思路及实践

2022-09-12

广东省清远属于广东省的山区, 位于广东省的中北部、北江中游、南岭山脉南侧与珠江三角洲的结合带上。近年来, 当地经济发展一直保持着较高的增长水平2008年清远全市实现生产总值 (GDP) 746.6亿元, 比上年增长18.4%。经济的高速发展离不开电力系统强劲支持。在清远地区电力负荷不足的问题日益凸显, 一批电力系统重点工程相继立项或正在建设中。从电网供电流程来看, 从大型发电厂生产的电流通过220k V大截面架空线路向500k V高压变电站以及220k V中心变电站输送, 然后再经过电缆或架空线路向下一级的中间变电站或终端变电站最终提供给用户。因此, 220k V变电站是电网系统中的主要供电节点。为了提高220k V变电站设计水平, 本文对220k V变电站的设计思路及其实践进行探讨, 旨在为地方电网建设提供参考意见。

1 220k V变电站设计思路

目前, 220k V变电站的设计技术已经比较成熟和常规化, 设备的生产与设计达到了标准化。这就为变电站模块化设计提供了基本的条件。所谓模块化设计思路, 就是将变电站初步设计工程分成几个相对功能独立的模块, 按照变电站的具体情况采用一定的标准和技术规程, 将各个模块加以组合, 以使变电站达到理想状态。

1.1 电气主接线

电气主接线是变电站设计中的重要组成部分。在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。根据《220~500k V变电站设计技术规程》 (DLT5218-2005) 有关电气主接线的设计原则, 应在变电站设计任务中的规划容量的基础上, 满足对变电站的开头、母线等一次设备, 以及相应的继电保护、自动装置等二次设备的可靠性、灵活性、经济性及可发展性方面的基本要求, 以此确定变电站的电气主接线设计方案。在通常情况下, 220k V变电站电气主接线可以分3个电压等级, 由3组带断路器的线路变压器组构成。220k V接线根据回路数量选择桥型、单母线接线 (包括单母线分段) 或双母线或双母线分段接线两种方式;110k V一般采用采用单母线或单母线分段接线, 但是当出线回路在6回以上, 可以采用双母线接线。由于旁路母线利用率不大, 因此220/110k V一般不设旁路母线;35k V常用单母线分段, 各段母线带多路出线, 每台主变分别通过2台35k V断路器接于两段35k V母线上。

1.2 主要电气设备选择

从节约用地的角度考虑, 在220k V及110k V配电装置中均选用占地更小的组合电气设备 (GIS) , 其中220k V、110k V出线均采用电缆出线。为了提高设备运行稳定性, 对主变的选择可以采用技术较成熟的高阻抗产品。与传统主变产品相比, 高阻抗变压器的主要优点是满足高、中压侧阻抗参数不变的情况下, 能够按10k V侧限流要求提高主变本身的低压侧阻抗, 并有效降低主变压器的空载损耗。在某些偏远山区, 出于经济条件的考虑没有采用新型高阻抗变电器。然而, 虽然高阻抗变压器初始投资成本较高, 但其优势还是比较明显, 不仅设备运行成本较低, 而且运行管理方便、安全、可靠, 能够大大提高技术先进性和经济效益。在模块化设计理念下, 主要电气设备可以借助计算机辅助设计及相关专业系统程序进行配制, 不仅减小了计算工作量, 又保证了设备选择的正确合理。

1.3 电气布置

模块化设计的各电压等级常用的配电装置有:220k V与110k V配电装置采用户外、户内GIS配电装置和户外支持管母线中型布置、软母线中型和软母线改进半高型。对于变电站的总平面总体布置情况, 业主可以根据变电站选址位置、出线方向、运行的便利和未来扩展等进行多种方案技术经济比较, 尽可能选择兼顾经济、美观、合理的设计方案。

1.4 计算机监控及保护配置

由于高速网络在电力系统实时网络中的开发应用, 计算机监控及保护配置已经成为现代化变电站设计中不可或缺的部分。在变电站设计中, 基于应用现代通讯与自动化技术基础上的监控及保护配置系统将变电站中所需要的控制、保护、各类自动化装置、管理监测、事故记录、故障滤波、通讯调度等功能高度集中, 可实现变电站的无人值守。系统主要采用分层分布网络结构, 保护采用主后备保护一体化计算机保护, 双重化配置。

2 220k V变电站设计实例

下面结合清远地区某220k V变电站设备实例对变电站设计思路做进一步说明。

清远地区某市计划设计一座220k V变电站, 电压等级为220/110/10k V。由于对变电工程初步设计内容的投资占整个变电站投资的70%~85%, 所以对变电站的设计方案进行了招标公告。招标吸引了多家设计院参加, 并确定了其中一家设计院。

在这个中标设计方案中, 包括四种常规设备户外配电装置、四种GIS户外配电装置和三种GIS户内配电装置形式, 以及多达二十种主要建筑设计模块。该变电站有3台主变, 220k V远期2回出线, 采用内桥单母分段接线, 110k V远期8回出线, 采用双母线接线, 10k V远期12回出线, 采用单母线分段接线。根据当地电网分布规划及施工现场实际情况, 经研究决定该变电站主要设备分布在综合楼及220k V配电装置楼内。综合楼底层布置10k V配电装置及3台主变, 10k VGIS采用背靠背双列布置。配电装置楼主要布置3组线路变压器组, 并且在各个单元之间留下足够的空间, 作为主变散热器安装位置及接地变压器位置。

鉴于现场屏位紧张、二次回路复杂的特点, 经多方论证决定采用按功能划分的综合自动化系统。计算机监控系统的主要模拟量包括220k V、110k V、10k V线路和主变三侧的全电量, 电容器的无功电流, 三级电压的相电压、线电压, 站内直流母线及所用变的电压, 主变温度等。数据通讯主要采用具备CAN网络、串行通讯、以太网通讯方式。计算机保护监测系统可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查, 能快速发现装置内部的故障及缺陷, 并给出提示, 指出故障位置, 极大地方便维护与维修。

3 结语

变电站设计是个综合系统工程。通过实施模块化设计思路, 加大新技术新设备的投入使用, 可使设计方案得以优化, 增加系统的可靠性, 节约占地面积, 以致变电站的配置达到最佳, 不断提高经济效益和社会效益。模块化设计理念为变电站设计指出了一个新的方向, 有助于电网提高建设和管理效率, 有利于电力工程设计企业在电力市场改革中占得先机。

摘要：广东清远地区经济发展离不开电力系统的强劲支持。为了提高了变电站设计水平, 本文详细阐述了220KV的设计思路, 并结合某变电站实例对其实践做了进一步说明。

关键词：220kV,变电站,设计