220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負荷 唐冉

220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負荷 唐冉,220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負荷,唐冉,kv,變電站,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計,負荷 變電所一次系統(tǒng)設(shè)計 1引言 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)中線路的連接點，起著變換電壓、交換和匯集分配電能控制電力流向、調(diào)整電壓的作用。與此同時變電所在確保工廠正常供電中起到關(guān)鍵性作用。如果工廠電能供應(yīng)突然中斷，就會對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的不良后果，甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞或人員傷亡事故。因此，變電所保證工廠正常有序地供電，具有十分重要的意義[1]。隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電負荷大幅增長，因此在市內(nèi)的中心地帶建設(shè)220 kV變電所是完全必要的。城市220 kV戶內(nèi)變電所作為城市經(jīng)濟發(fā)展的必然產(chǎn)物，將在城網(wǎng)建設(shè)中有著廣闊的發(fā)展前景。我們的設(shè)計理念應(yīng)該重點放在如何把城市變電所很好地融入于整個城市的周圍環(huán)境中。以適應(yīng)城市發(fā)展的需要及環(huán)保要求。220kV變電站的建設(shè)和系統(tǒng)設(shè)計十分重要。首先需要選擇可靠性高的設(shè)備，通過優(yōu)化設(shè)計，來實現(xiàn)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、可靠的運行[2]。 由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，電力網(wǎng)絡(luò)的容量增大，電力等級的提高，綜合自動化水平的需求，使變電所設(shè)計問題變的越來越復(fù)雜。除了常規(guī)變電所之外，還出現(xiàn)了微機變電所，綜合自動化變電所，小型變電所和無人值班變電所等[3]。當(dāng)前，隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工作的開展，對變電所也提出了更新更高的要求[4]。 近日，國內(nèi)第一座220kV新建智能變電站―西涇變電站在江蘇無錫竣工投產(chǎn)，其智能系統(tǒng)由國電南京自動化股份有限公司提供支持。220kV西涇智能變電站采用了先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，綜合運用智能傳感、網(wǎng)絡(luò)通信、實時監(jiān)測、專家系統(tǒng)等技術(shù)，將傳統(tǒng)意義上的設(shè)備智能化，進而實現(xiàn)自我感知、判別和智能化決策，創(chuàng)造了智能變電站建設(shè)的諸多第一。 結(jié)合我國電力現(xiàn)狀，為國民經(jīng)濟各部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能，優(yōu)化發(fā)展變電站，規(guī)劃以220kV、110kV、10kV電壓等級設(shè)計變電站。從我國目前部分地區(qū)用電發(fā)展趨勢來看，新建變電站應(yīng)充分體現(xiàn)出安全性、可靠性、經(jīng)濟性和先進性[5]。在此我為了滿足某地區(qū)的要點需要，提高電能質(zhì)量。我擬建一座220kV降壓變電站。 2變電所設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2.1變電所綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀與前景 2.1.1 變電所綜合自動化概念 所謂變電所綜合自動化是將變電所的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等) 經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)，通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電所的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能，其系統(tǒng)就是利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏，中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷[6]。 2.1.2 變電所綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀 變電所綜合自動化的發(fā)展歷程按時間順序可將變電所自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷程分成三個階段： 第一階段 面向功能設(shè)計的集中式RT U 加常規(guī)保護模式( 始于20 世紀80 年代)。 第二階段 面向功能設(shè)計的分布式測控裝置加微機保護模式( 始于20 世紀90 年代)。第三階段 面向間隔、對象設(shè)計的分層分布式結(jié)構(gòu)模式( 始于20 世紀90 年代末期)是當(dāng)前最為普遍的一種模式[7]。 近幾年來， 隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展， 變電站綜合自動化技術(shù)取得了長足的進展。如今，變電所綜合自動化技術(shù)已成為當(dāng)前我國電力工業(yè)推行技術(shù)進步的重點之一。利用該技術(shù)開發(fā)的變電所綜合自動化系統(tǒng)也已成為變電所運行的主要設(shè)施之一[8]。 2.1.3變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢 高度集成化。新型的大規(guī)模集成電路進一步應(yīng)用在保護和測控裝置上，將使電路板更加小型化、集成化, 裝置通信、數(shù)據(jù)存儲及處理能力更強。可將控制、保護、故障錄波、事件記錄和運行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能，通過模塊化設(shè)計集成在一個裝置內(nèi)；間隔內(nèi)部、間隔之間以及間隔層與站控層間的通信可統(tǒng)一用一層網(wǎng)即光纖以太 網(wǎng)來實現(xiàn)。 高度數(shù)字化。智能開關(guān)設(shè)備、光電式電壓互感器和電流互感器、智能電子裝置( IED) 等的研發(fā)，智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路將逐漸取代傳統(tǒng)的一次回路，數(shù)字信號將完全取代模擬信號。站控層、間隔層、過程層最終將用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并實現(xiàn)統(tǒng)一的通信標(biāo)準[9]。 2.2無人值班變電所 2.2.1無人值班變電所定義 無人值班變電所是指無固定值班人員在當(dāng)?shù)剡M行日常監(jiān)視與操作的變電所。對變電所的操作和監(jiān)視是由遠方調(diào)度( 控制) 中心來完成。變電所自動化系統(tǒng)是無人值班變電所可靠的技術(shù)支撐和物質(zhì)基礎(chǔ)。無人值班變電所相對有人值班變電所而言，其自動化系統(tǒng)有它自身的特點和要求，而且自動化系統(tǒng)可以通過多種不同的模式來構(gòu)成。不同模式實現(xiàn)的無人值班變電所在設(shè)計方法、硬件配置、變電所保護、控制測量以及遠動等方面的協(xié)調(diào)配合都存在較大差異。 2.2.2無人值班變電所運行現(xiàn)狀 無人值班變電所由于牽涉到防水、防盜、防泄漏等問題，無法實現(xiàn)完全無人化管理，通常都有門衛(wèi)等留守人員。 在執(zhí)行遠方遙控操作后，上傳遙信信號只能反映繼電器和轉(zhuǎn)換接點的動作情況， 不能完全反映現(xiàn)場隔離開關(guān)等一次設(shè)備的合、分閘是否到位，是否有放電等。在執(zhí)行遙控操作時，操作隊人員通常要到現(xiàn)場核實一次設(shè)備的實際位置。 在發(fā)生事故后，只能靠自動化系統(tǒng)的SOE ( 事件記錄順序) 進行事故分析，但SOE 只反映繼電器和轉(zhuǎn)換接點的分、合。 操作隊必須對無人值班變電所設(shè)備進行巡視、檢查和測溫，以保證其正常運行。但隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展， 各操作隊的轄區(qū)電所越來越多( 如：開發(fā)區(qū)操作隊管轄220 kV 變電所3 座、66 kV 變電所12 座) ，尤其是在防臺、防汛等季節(jié)性大檢查時，巡視時間密集、范圍廣，難免發(fā)生個別遺漏現(xiàn)象。在出現(xiàn)暴雨、冰雹等特殊天氣，由于道路、交通等因素，操作隊人員也無法及時到達現(xiàn)場進行設(shè)備巡檢和職守[10]。 2.2.3無人值班變電所設(shè)計 無人值班變電站選點時應(yīng)選擇靠近城區(qū)的終端變電站和高壓側(cè)電源進出線比較少的聯(lián)絡(luò)變電站，變電站一次接線的設(shè)計要盡量簡化。出于無人值班變電站正常運行時無人到現(xiàn)場監(jiān)控運行，因此變電站的一次設(shè)備應(yīng)選用質(zhì)量可靠、檢修周期長的無汕化設(shè)備。無人值班變電站的監(jiān)控與保護應(yīng)選用綜合自動化設(shè)備。應(yīng)盡童避免在無人值守變電站進行同期操作。合理選擇二次監(jiān)控保護方式和設(shè)備。合理選擇通信方式和遠動通道。要做好防盜防火措施。無人值班變電站內(nèi)后臺機應(yīng)具有完善的管理、控制功能。 總之設(shè)計無人值班變電站要正確選點，要選擇安全可靠的一、二次設(shè)備和控制方式，盡量使變電站的一次及二次部分簡單、清晰，便于運行。還要有科學(xué)的管理制度，這樣才能促進無人值班變電站這一技術(shù)的發(fā)展， 為確保整個電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行提供可靠的保證[11]。 2.2.4遙視技術(shù)原理 變電站遙視系統(tǒng)主要是把變電站現(xiàn)場的監(jiān)視圖像、聲音、報警信號和各種設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集處理，采用圖像編解碼壓縮技術(shù)和傳輸技術(shù)，集設(shè)備監(jiān)控、圖像采集、閉路監(jiān)視、圖像監(jiān)視預(yù)報聯(lián)動和視頻圖像等功能于一體。并具有高度的可靠性和工作的連續(xù)性，可以24 h 連續(xù)監(jiān)控數(shù)十個變電站和進行1~ 16 個畫面任意分割。 遙視系統(tǒng)由多個遠程現(xiàn)場和一個監(jiān)控中心組成，在遠程現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間通過通信網(wǎng)絡(luò)進行連接。在每個現(xiàn)場均有若干攝像機。攝像機的鏡頭、云臺可控，并可加若干傳感器、警燈、警號等外圍設(shè)備。在監(jiān)控中心可以任意監(jiān)視各個現(xiàn)場，并收集各現(xiàn)場的報警信息監(jiān)控中心由中心機房內(nèi)部的多媒體監(jiān)控主機和機房以外的網(wǎng)絡(luò)分控計算機組成。系統(tǒng)可以隨時方便、即時地檢索、回收記錄存貯的圖像，如可按時間、地點( 鏡頭) 或圖像文件進行檢索和回放[12]。 3變電站設(shè)計的原則 3.1變電站設(shè)計原則分析 在城市電網(wǎng)建設(shè)中，首先應(yīng)當(dāng)解決的是城市變電站的建設(shè)問題[13]。建設(shè)城市變電站應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則是： 1）足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內(nèi)中長期規(guī)劃預(yù)測的負荷要求。 2）結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積小。 3）自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高。 4）可靠靈活的主接線方式。 5）主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低。 根據(jù)以上原則，選擇220kV作為城市電源點，可以充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對經(jīng)濟的優(yōu)點。因此，220kV城市變電站是解決城市供電矛盾的一個有效措施，同時也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的一個方向[14]。 4結(jié)語 目前，220kV變電站的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)比較成熟和常規(guī)化，設(shè)備的生產(chǎn)與設(shè)計達到了標(biāo)準化。這就為變電站模塊化設(shè)計提供了基本的條件。所謂模塊化設(shè)計思路，就是將變電站初步設(shè)計工程分成幾個相對功能獨立的模塊，按照變電站的具體情況采用一定的標(biāo)準和技術(shù)規(guī)程，將各個模塊加以組合，以使變電站達到理想狀態(tài)[15]。本次畢業(yè)設(shè)計將是對我四年來學(xué)習(xí)的一次綜合測試。需要靈活熟練的運用學(xué)過的知識，能夠很好的利用文獻知識，養(yǎng)成良好的自學(xué)能力。同時通過這次設(shè)計實踐工作，會使我學(xué)到許多書本上沒有的東西，掌握發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計的過程。這將是對所學(xué)知識進行的一次實踐，使電氣專業(yè)知識得到鞏固和加深，逐步提高解決問題的能力。 參考文獻 [1]王超， 嚴敏， 王凡， 唐培康，胡月丹，徐橋安．降壓變電所電氣設(shè)計[J] ．上海船舶運輸科學(xué)研究所學(xué)報，2005，33(1)：38-44． [2]趙敏．城市220 kV戶內(nèi)變電所設(shè)計的特點．遼寧電力勘測設(shè)計院，2004 ． [3] Wang Fangdong, Lin Han．Substation Optimization Planning Based on the Improved Orientation Strategy of Voronoi Diagram．Fujian Electric Power Company ． [4]GU Li_jing~1，CHENG Li_bo~2，WANG Zhi_jun~3 ．Study on non-attended electrical transform station in the countryside．2005． [5]甘瓊山．變電所電氣主接線可靠性評估方法探析．科技縱橫．2003． [6]劉艷華，李瑩琨．淺析變電所綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用與實踐．黑龍江科技信息科技論壇．2010 ． 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