目前, 随着我国经济的发展和综合国力的提高, 稳定的电力供应已成为备受人们关注的焦点。根据我国城市电网规划的总体目标:优化电网结构、提高电网科技含量, 建设国际一流的城市电网, 满足各地区经济社会发展和供电企业自身发展的需要。而当前的110kV变电站设计及建设中存在有较多的关键技术, 例如:变电站安装的要点、电气设计方法、接地系统设计方案等。如何领会并掌握使用好这些关键技术, 是电力企业所有工作人员必须面对的课题。
变电器的安装是110kV变电站安装的要点, 主要包括三个方面:首先, 应进行主变安装前的检查;其次, 应进行110kV变电站主变压器差动保护极性检查;最后, 才能对变压器进行正确的安装。通常, 变压器必须经过长距离运输才能到达安装现场。在运输过程中, 变压器会发生剧烈震动, 而且安装现场的条件并非很完善, 这些因素都将导致变压器出现性能衰减。为了解决该问题, 应在运输过程中加装监测装置对变压器进行实时监测, 并控制运输车辆的行驶速度, 从而有利于判断变压器内部是否受到损害。在正式安装变压器前, 应进行变压器油的检查和套管检查和清洁、套管TA检查试验、套管介损的测量、冷却器冲洗及密封性试验、低压套管的耐压试验、气体继电器和温度计的校验、风扇电机的检查试验等常规性检查。由于变压器的主保护是差动保护, 因此差动保护接线正确与否能对变压器的安装运行产生一定影响。通常, 差动保护的可靠性直接受到差动保护各侧电流互感器极性的影响, 在实际施工中, 为了保证极性的正确, 必须检查主变压器的各侧电流互感器的通电点极性。由于我国经济持续飞速发展, 全国的用电量也是与日俱增。因此, 当前110kV变电站主要是采用容量较大的三线圈变压器。但是, 有些施工人员无法熟练掌握三线圈变压器差动保护的正确接线方法, 从而导致错误接线的情况屡有发生。差动保护的错接线主要表现为电流互感器回路的错误接线。通常, 在进行主变压器差动保护电流互感器回路接线时, 需要先确定电流互感器的二次侧极性。顾名思义, 二次侧极性是相对一次侧极性而言, 只有预先假定了一次侧极性, 才能进行二次侧极性的确定。因此, 正确而合理地对一次侧极性进行假设是变电器获得正确安装的关键。
在我国较多地区, 城市中心枢纽站通常可采用110kV直配10kV形式, 110kV可采取户内GIS电气设备, 而10kV则采取户外箱式开关柜或户内开关柜。110kV双回路进线可采取桥形接线, 而10kV则采用单母分段接线。自冷式变压器由于对周围噪声污染较小, 因此可用作主变压器。主变容量通常遵循2×50MVA的标准。
乡镇中心枢纽站、城郊终端负荷站、乡镇终端负荷站110kV通常采用半高型或常规中型布置, 10kV采用户外箱式开关柜或户内开关柜;110kV2-4回进出线采用单母双刀闸分段或直接是单母分段, 10kV则采取单母分段接线;主变压器可采取风冷式或自冷式变压器, 容量应遵照2×40MVA或2×50MVA的标准。在变电站主要设备的选择方面, 由于国产设备日渐成熟, 110kV变电站站内的电气设备应该在选型方面优先考虑国家大型企业的产品。在选择主变压器时, 噪声水平低的自冷式变压器应是城市中心站变压器的首选, 这有利于尽量减小对周边的噪声污染;而风冷式变压器则是其他类型变电站的主要选择, 这主要是为了节约投资。近年来, 主变压器的调压开关全部趋于国产化, 主变储油柜大多采用内油式或金属波纹式储油柜。对于断路器的选择, 110kV断路器通常选用单断口磁柱式SF6断路器, 而对于110kV开关则可以选择密度继电器或气体阀门等较高质量的设备, 从而提高可靠性。110kV隔离开关可选择GW4型隔离开关。在资金允许的前提下, 可采用钢结构支架、预组装式隔离开关, 这样有利于缩短变电站建设周期并提高变电站的美观度。变电站的主进线可采取电动隔离开关进线方式, 从而有利于实现远程操作。在电流、电压互感器的选择方面, 110kV互感器通常主要采用油浸式设备。随着倒置型、U型、光电隔离型、气体绝缘型、电流电压一体化互感器的普及, 它们将对变电站的整体布置、设备无油化起到积极的推动作用。
110kV变电站接地系统的设计是否成功, 将与变电站的正常运行、变电站设备和人身安全有密切关系。变电站接地系统设计应该严格满足《电力设备接地设计技术规程 (SDJ8-J9) 》的技术要求, 在其设计中, 主要考虑的因素包括人工接地体、隔压、分流、隔离、接地导体选取等。在110kV变电站建设时, 不但应考虑建在负荷中心处, 还应该尽量少占用耕地, 主要体现出以下几个特点: (1) 其金属管道、钢筋等较少, 导致自然接地体无法满足设计要求, 因此其接地系统应以人工接地体为主; (2) 变电站建设应远离河道, 从而减少防洪带来的投资, 避免受到洪水冲击; (3) 为了减少占用耕地, 变电站的布局较为紧凑, 导致水平接地网的面积可能不够大, 无法满足接地电阻的要求; (4) 变电站通常布置在以岩石为主体的荒坡台地, 因此地电阻率较高。为了满足接地技术规范的要求, 110kV变电站接地系统设计应遵循以下几点基本原则:首先, 降低接地电阻。由于变电站接地装置的基本做法是铺设水平接地网, 以人工接地体为主, 当无法满足电力设备的接地需求时, 应因地制宜地采取深埋接地、引外接地、长效化学降阻剂等方法来降低接地电阻。其次, 可通过分流措施来降低接地装置的电位。加强变压器与高压配电装置间接地连接带的敷设, 使得短路电流不经过接地网直接入地。再次, 采取限流措施, 即在遭受电击时限制流过人体的能量。应通过采取快速继电保护措施迅速切除接地短路, 从而将人体受到电击的时间控制在1s以内。第四, 应采取隔离措施。当发生接地故障时, 地网的内、外部各点间会出现电位转移, 从而引起严重危害。这种电位转移通常是通过低压中性线、弱电或通信线路、金属管道等发生, 很有可能对人身产生危害, 还能以反击的方式损害弱电、电压设备和电缆。这种危险的电位转移在很大概率上会伴随各种电气故障发生, 其极值能达到地网的电位抬高值, 因此必须在设计中引起足够重视, 并采取措施来隔离这些设施。
本文以科学发展观为指导, 针对110kV变电站建设中所涉及的若干关键技术进行探讨, 分析了其安装要点和电气设计方法, 探讨了其接地系统设计方案, 从而为110kV变电站的科学建设给出指导性意见。本文成果能让相关从业者在开展实际工作中进行借鉴。
摘要：本文针对110kV变电站建设中所涉及的若干关键技术进行探讨, 分析了110kV变电站安装的要点和电气设计方法, 探讨了其接地系统设计方案, 从而为110kV变电站的科学建设给出指导性意见。
关键词：变电站,安装,电气设计,接地
[1] 城市电力网规划设计导则 (试行) [M].北京:中国电力出版社, 1983.
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