10kV小型变电站系统的设计(2)

10kV小型变电站主接线设计

设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550kV户外高压和超高压组合电器，国内一些高压开关厂也已经开始生产145 k V 户外紧凑型组合电器。目前145kV户外紧凑型组合电器主要产品有compass 、compact 、MCI 等。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS 之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。

（3）变电站综合自动化技术新动向

变电站综合自动化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也采用了新的技术，其技术动向主要集中在以下两个方面[2]：

1全分散式变电站自动化系统 ○

新型的全分散式变电站自动化系统，设计思想上实现了变电站二次系统由面向功能设计向面向对象设计的重要转变。系统不再单纯考虑某一个量，而是为某一设备配置完备的保护、监控和测量功能装置，以完成特定的功能，从而并保证了系统的分布式开放性。其特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护、监控和测量功能的集成装置，亦可以是现场的保护、监控和测量部件分别保持其独立性。变电站遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机。采用全分散式系统结构后，变电站内将不再具有规模庞大的测控屏和大量连接信号源和测控屏之间的铜芯电缆，全部测控装置下放在就地，而在控制室，取而代之的是一个计算机显示器甚至仅为一台临时监视、操作使用的便携机。从技术发展的趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向外界的仅是一个通信口，采用全分散式变电站自动化系统将是必然的结果。

2引入先进的网络技术 ○

通信网络是综合自动化变电站与常规站的最明显的区别之一，只有采用通信网络，才可能节省大量电缆。因此必须保证通信网络安全、可靠，传输速度满足变电站综合自动化系统的要求。全分散式变电站自动化系统的实现尤其依托于如今发展很快的计算机网络技术。引入先进的网络技术使得自动化系统的实现更加

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10kV小型变电站主接线设计

简单，性能也大大优于以往的系统，并可解决以往系统中链路信息传输的实时性问题，以及信号传输的容量问题。

2．10kV变电站现状

随着计算机网络技术的发展和信息技术的不断进步，变电站的发展看来已经越来越快，10kV变电站也在这股潮流之列，但目前国内10kV变电站还存在一些问题，主要包括：

（1）10kV变电站或变电所，通常都是紧邻附近的厂矿、企业，且空气中的化学成分高、颗粒微小，附着在设备上很难擦掉。特别是我国北方地区，时常伴有扬沙或浮尘天气，设备污染发生率较高。

（2）随着真空断路器、SF6断路器等新型设备的不断出现，各种技术指标也随之更改。所以，运行设备上有些数据已不符合新规程的要求。加之污染程度严重，设备陈旧，各种绝缘配合之间绝缘状况下降，极易发生类似电容器组爆炸烧毁事故。

（3）10kV系统中母线及开关柜内各种绝缘子均为旧式绝缘子，其爬电比距小，与近年生产的大爬距绝缘子相差甚远，也不符合新规程的要求。由于绝缘子表面积满灰尘，且新规程规定清扫周期为3年，这就使其成为绝缘配合最薄弱环节。一旦绝缘受潮，发生各种过电压时，就可能引起闪络，使事故范围扩大，造成重大损失。

（4）油断路器渗漏点多。由于设备连续运行时间久，在大修后，由于检修工艺等因素，设备螺丝、螺母没有紧固，或对密封垫压力过大，产生变形，都会在运行中产生渗漏现象。尤其是我国的北方温差大，密封垫极易老化而经常发生渗漏。

本文设计的10kV变电站主接线部分，将努力避开10kV变电站存在的以上现状，设计出更加优良的变电站，使其具有更好的安全性、可靠性与经济性。 3．本文主要设计内容

本文主要就10kV变电站的一次接线部分设计思路进行探讨，主要分为以下几个模块进行研究与设计：

（1）对变电站系统设计的原则和原理进行阐述，分析10kV小型变电站一次接线结构形式与实际操作步骤。

（2）结合小型变电站的实际情况，对不同的一次接线设备进比较研究与分析，选择经济性，可靠性与优质性能较好的设备进行配套使用。

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10kV小型变电站主接线设计

（3）以实际厂区变电站为例作实际变电站设计 （4）用现有数据进行设计变电站的试验与检测分析 （5）结论与展望

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10kV小型变电站主接线设计

1 变电站主接线设计原理概述

变电站的电气接线包括一次接线和二次接线两大部分。一次接线指的是对用户供电的电路部分。其中，对外供电（或由外部受电）的部分称为主接线。为了保证变电站的生产和工作人员的生活对内供电的部分称为站用电接线。为了保证一次接线安全、可靠、优质、经济地运行，对一次接线中的设备实施测量、信号、控制、调节的电路部分称为二次接线。本文主要针对变电站的一次接线的主接线部分进行重点设计。

1.1 电气主接线设计的重要性

变电站中的电气主接线主要作用如下：

1．电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本站电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检查项目和运行操作的步骤[3]。

2．电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。

电气接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是发电厂、变电站电气部分投资大小的决定性因素。

3．由于电能生产的特点是：发电、变电、输电、和用电是在同一时刻完成的所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。

所以电气主接线拟定是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进，经济合理，安全可靠。

1.2 电气主接线基本要求

对电气主接线主要有以下几方面的基本要求：

1．根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。停电不仅是发电厂的损失，对国民经济各部门带来的损失将更严重，甚至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失，也会造成不良的政治影响。在考虑主接线可靠性时，应全面地看待以下几个问题：

（1）主接线可靠性的客观衡量标准是运行实践，应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析辅之以可靠性的定量分析。

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10kV小型变电站主接线设计

（2）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性综合。

（3）可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某些系统和用户来说是可靠的，而对另外一些系统和用户来说可能就不够可靠，因此分析和估价主接线时，不能脱离系统和用户的具体条件，要根据系统和用户的要求，进行具体分析以满足必要的供电可靠性。

（4）主接线的可靠性是发展的。随着电力事业的不断发展，新型设备的投运，自动装置和先进技术的使用，主接线的可靠性会改变，过去被认为不可靠的主接续线，现在不一定就不可靠。

（5）衡量主接线运行可靠性评判标准是[3]：

1）母线故障时，或者母线检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证供电。

2）断路器检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，能否保证对重要用户的供电。

3）发电厂、变电站全部停运的可能性。

电压的幅值偏移、不对称度、非正弦度等都是表征电能质量的基本指标，主接线应在各种情况下都要能满足这方面的要求，应保证电能质量在允许的变动范围内。具有大容量单相负荷、整流负荷、冲击负荷的变电站应保证馈入电网的负序分量、谐波分量满足国家标准的要求。

2．具有运行、维护的灵活性和方便性

“灵活性”是指接线要适应各种运行方式和检修维护方面的要求，并能灵活地进行运行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能根据调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小，甚至不影响供电。

“方便性”是指操作时简便、安全、不易发生误操作。 3．经济性

主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即 （1）投资省

主接线应力求简单、以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备、要使控制、保护不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。要能限制短路电流，以便选择价廉电气设备或轻型电器。做到投资省

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