农网110kV户外无人值班变电所的设计探讨

作者：沧州中兴电力设计公司 杨金香

欢迎访问e展厅 展厅 5 变压器/变电设备展厅 电力变压器, 移动变电站, 变电站, 互感器, 电抗器, ... 摘要：城乡电网建设与改造是国务院统一部署拉动国民经济的重要举措。同时，由于电力需求不断增长，两网建设刻不容缓。文章结合一实例详细讨论了在农村电网建设中，110kV户外无人值班变电所新的设计方案的具体实施和取得的效益。 关键词：户外无人值班所　占地面积　工程造价 1　农网110kV户外型无人值班变电所的可行性 近几年来，变电所自动化技术迅速发展，给110kV户外无人值班所的运行提供可能。 户外型无人值班变电所整体布局紧凑，建筑面积少，为降低建设成本，减少占地面积提供依据。在泊头北孟110kV所中，全所占地面积压缩到8亩左右，比常规所节约土地2亩多，按每亩地价为50万元来算，仅此一项就节约资金100多万元。由于控制生活设施、配电室等所需建筑，基建资金也相应减少，综合统计，全所一次性投资由以前的1200多万降低到现在的800多万，节约资金将近400万。由于土建工程量的减少，建设工期相对缩短。以前常规所的施工至少4个月，北孟110kV所的施工仅用了不足2个月的时间，节约了大量的人力、物力。 变电所实行无人值班，减少了运行人员，同时采用新型高压设备及户外布置形式，运行费用仅为常规同级变电所的1/10。 2　泊头北孟110kV变电所的设计特点 河北省电力工业局下达了关于河北农网110kV变电所建设原则的通知，要求农网110kV变电所建设应坚持户外式、无人化、无油化、小型化，坚持降低造价、技术先进、安全可靠的发展方向，农网110kV变电所电气主接线在满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便的前提下，尽量简化接线。泊头北孟110kV变电所的是在沧州电业局进行这种实践的第一批全户外型变电所之一。 对于主接线方案，建设初期采用线路变压器组接线，终期为内桥接线。终期主变容量为2×31.5MVA，本期投入1×31.5MVA，电压等级为110/35/10kV，电压比：110±8×1.25%/37/10.5。110kV电容式电压互感及避雷器直接接在进线上，不装设隔离开关。总布置型式为Π型布置。一次设备全部采用户外型。35kV、10kV母线采用铝锰合金管母线。35kV、10kV出线的控制保护装置就地布置，设有一间主控室用于通讯装置、主变保护屏等主要二次设备的放置并保留直流系统，全所取消电缆沟。 3　北孟所部分设计方案 (1)　简化接线，建设初期采用线路变压器组接线，终期为内桥接线。 配电网自动化、变电所无人化是必然趋势，主接线形式就要为这一技术的实施创造条件。终端变电所的主接线应有利于规范化、简单化和自动化，实现无人值班远距离控制。合理的减少输电网络中的元件，不但能节省投资、减少占地，而且能提高可靠性。同时，简化变电所和网络接线，既能为电网自动控制、管理创造条件，又减少了故障几率和误操作概率，紧凑了主干接线。在国外，简化接线已得到广泛采用。 考虑到北孟所作为一个农网终端110kV变电所，在设计时，力求做到简化接线。由于北孟所终期两台主变，两路110kV出线，确定主接线方案是终期为内桥接线，本期为线路--变压器组接线。这一方案的实施，既节约了电器设备，使操作简单方便，又减少了占地面积，提高了供电的可靠性。 (2)　变压器35kV侧不带分接开关。 以前，变压器中压侧一般采用带无载分接开关的型式，调节分头位置需要停电，非常麻烦。根据沧州地区电网的运行情况，变压器35kV侧的调压开关操作的几率很小。这样，分接开关的客观存在就造成了资源浪费，给变压器增加故障点。鉴于以上原因，我们确定中压侧不设调压开关。对于中压侧额定值定位的问题，根据实际负荷和系统的情况，结合管理规程要求，我们最终确定将主变35kV侧额定位置定在35kV。总体看来，这样既节约了资金，又降低了设备故障率，提高了电网的可靠性。 (3) 　110kV电容式电压互感器及避雷器直接接在进线上，不设隔离开关。 近年来，为了避免铁磁谐振过电压而损坏电压互感器现象，35kV及以上电压等级均采用电容式电压互感器。按照互感器的连接地点和作用，互感器的型式分为母线型，线路型、保护型。 母线型电压互感器与避雷器并接在母线上，装设一组隔离开关。二次电压的公用要求互感器的容量很大，电压回路电缆截面增大，与此同时，电压切换回路和切换闭锁回路以及保护、测量、切换闭锁小母线的存在，使得二次回路相当复杂，对保护及测量的准确性和可靠性大打折扣。运行过程中，由于二次电压回路、电缆及小母线的故障，造成保护误动、表计失灵，甚至系统解列后果严重。 而线路电压互感器以其相对独立性、专用性的特点，避免了上述问题。二次回路简单明了，施工简单，可靠性高。同时，由于电容式电压互感器与耦合电容器结构上的相似，利用线路电容式电压互感器可以代替执行耦合电容器的功能，节省了耦合电容器。另外，电容式电压互感器直接接在进线上，与线路保护的投停保持同步，它们的检修与相应回路的检修同时进行，无需再装设隔离开关。与之相配合，避雷器由母线转移到线路上，装设地点的改变在能确保电网安全的前提下，缩短了110kV母线的长度。电压互感器和避雷器线路连接方式的应用不仅节省了大量设备材料费用和安装费用，而且在很大程度上减少了占地面积。 (4)　10kV母线采用LF-21Y Φ100/90型铝锰合金管母线。 北孟110kV所作为全户外型变电所，10kV部分也由户内布置变为户外布置。一般110kV所中，变压器的容量为31500MVA，10kV侧一次电流将近2000A，10kV母线桥采用硬铝母线。户内布置时，10kV户内母线通常为硬铝母线，与母线桥和开关柜的连接非常方便易行。户外布置时，10kV母线型式的选择就有待考虑。如采用软导线，由于软导线的允许电流仅为几百A，必须几条软导线组合运行，造成安装不便且不美观；如采用硬铝母线，设备引下线与母线的连接也比较困难；如选用铝锰合金管母线，允许电流满足要求，同时引下线的问题可以用管母线固定金具和设备线夹解决。通过以上利弊分析，我们确定采用铝锰合金管母线方案。经过严格的校验计算，最终选用LF-21Y Φ100/90型管母线。从目前的施工及运行情况来看，10kV母线型式的选择是非常正确的，它不仅布置清晰、简单，有利于变电所的施工，保证了电网运行的可靠性，还节约了大量钢材，有效的控制了变电所的占地面积，为全户外所的推广提供了良好的基础。 (5)　10kV线路保护就地，主要二次设备户内布置，保留直流系统。 在北孟110kV尸外无人值班所二次系统的布置中，二次设备安装在室外，是否能保证继电保护装置正常工作是一个关键技术问题。35kV、10kV出线及电容器的保护装置、通讯接口装置及电度表装在一个控保箱内，就地布置。由于控保箱采用双层不锈钢外壳，且内部装有温控装置，在隔热、保温、除湿防潮、防尘方面都进行了大量考虑，并采取了相应措施，因此，控保箱完全可以户外就近布置。而对于其它保护装置(如主变保护、线路保护等)、直流系统、通信设备等装置对工作环境要求比较严格，为了保证设备正常可靠运行，确定将主变保护屏、线路保护屏、电度表屏、直流系统、通信设备等集中组屏，布置在一间主控室内，这样既做到了工作可靠与节约占地相统一，又节省了大量资金。 一次开关设备均采用弹簧机构，电机为交、直流两用，为了避免交流电源的不稳定，采用直流系统作为电机电源。另外，二次系统的工作电源，通讯电源也采用直流。直流系统采用成套微机监控，设备先进，从根本上保证了一、二次设备及通讯设备安全、稳定、正常运行。 (6)　全所取消电缆沟。 在北孟所的设计中，根据二次设备的布置方式，全所取消了电缆沟。变电所中，对35kV、10kV出线单元，控保箱就近布置，电缆连接长度相比从前大幅度缩短。主控室与主变和高压配电装置之间电缆也相对缩短，各分散式二次通讯接口与总控单元之间的连接只需一根屏蔽双绞线。通观全局，电缆数量少且大多为短电缆，完全可以通过穿管直埋方式解决变电所设备联络问题。取消电缆沟的举措既节省了基建资金，又节约了占地面积，为农网变电所设计提供了一个正确的方向。 4　结束语 舱州泊头北孟110kV户外无人值班所的施工仅用了不到一个月，现已安全运行将近两年。从总体情况来看，具有施工期短、设备先进、布置紧凑、工程投资降低、运行费用降低、占地面积缩小等优点。自运行以来，状况良好。110kV户外无人值班所做为新时期下，变电所设计的一种新型模式，已成为电网建设中的一种发展方向。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/1/2005)