220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)(負(fù)荷 唐冉
220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)(負(fù)荷 唐冉,220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)(負(fù)荷,唐冉,kv,變電站,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計(jì),負(fù)荷
變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn),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(shí)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(yán)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(fù)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(jì)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(jì)理念應(yīng)該重點(diǎn)放在如何把城市變電所很好地融入于整個(gè)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(jì)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(jì),來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行2。 由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電力網(wǎng)絡(luò)的容量增大,電力等級的提高,綜合自動(dòng)化水平的需求,使變電所設(shè)計(jì)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(jī)變電所,綜合自動(dòng)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(dòng)化股份有限公司提供支持。220kV西涇智能變電站采用了先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備,綜合運(yùn)用智能傳感、網(wǎng)絡(luò)通信、實(shí)時(shí)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(jìn)而實(shí)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(jì)各部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)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(jì)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(jì)性和先進(jìn)性5。在此我為了滿足某地區(qū)的要點(diǎn)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(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.1變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與前景2.1.1 變電所綜合自動(dòng)化概念所謂變電所綜合自動(dòng)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(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等) 經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對全變電所的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù),以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能,其系統(tǒng)就是利用多臺微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)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(yuǎn)動(dòng)屏,用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏,改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷6。2.1.2 變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀 變電所綜合自動(dòng)化的發(fā)展歷程按時(shí)間順序可將變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程分成三個(gè)階段:第一階段 面向功能設(shè)計(jì)的集中式RT U 加常規(guī)保護(hù)模式( 始于20 世紀(jì)80 年代)。第二階段 面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式( 始于20 世紀(jì)90 年代)。第三階段 面向間隔、對象設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式( 始于20 世紀(jì)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(jì)算機(jī)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(dòng)化技術(shù)取得了長足的進(jìn)展。如今,變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)已成為當(dāng)前我國電力工業(yè)推行技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)之一。利用該技術(shù)開發(fā)的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也已成為變電所運(yùn)行的主要設(shè)施之一8。2.1.3變電所綜合自動(dòng)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(jìn)一步應(yīng)用在保護(hù)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(qiáng)。可將控制、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能,通過模塊化設(shè)計(jì)集成在一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(yuǎn)方調(diào)度( 控制) 中心來完成。變電所自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)有它自身的特點(diǎn)和要求,而且自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過多種不同的模式來構(gòu)成。不同模式實(shí)現(xiàn)的無人值班變電所在設(shè)計(jì)方法、硬件配置、變電所保護(hù)、控制測量以及遠(yuǎn)動(dòng)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(yùn)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(shí)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(yuǎn)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(diǎn)的動(dòng)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(shí),操作隊(duì)人員通常要到現(xiàn)場核實(shí)一次設(shè)備的實(shí)際位置。在發(fā)生事故后,只能靠自動(dòng)化系統(tǒng)的SOE ( 事件記錄順序) 進(jìn)行事故分析,但SOE 只反映繼電器和轉(zhuǎn)換接點(diǎn)的分、合。操作隊(duì)必須對無人值班變電所設(shè)備進(jìn)行巡視、檢查和測溫,以保證其正常運(yùn)行。但隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展, 各操作隊(duì)的轄區(qū)電所越來越多( 如:開發(fā)區(qū)操作隊(duì)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(shí),巡視時(shí)間密集、范圍廣,難免發(fā)生個(gè)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(duì)人員也無法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備巡檢和職守10。2.2.3無人值班變電所設(shè)計(jì)無人值班變電站選點(diǎn)時(shí)應(yīng)選擇靠近城區(qū)的終端變電站和高壓側(cè)電源進(jìn)出線比較少的聯(lián)絡(luò)變電站,變電站一次接線的設(shè)計(jì)要盡量簡化。出于無人值班變電站正常運(yùn)行時(shí)無人到現(xiàn)場監(jiān)控運(yùn)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(hù)應(yīng)選用綜合自動(dòng)化設(shè)備。應(yīng)盡童避免在無人值守變電站進(jìn)行同期操作。合理選擇二次監(jiān)控保護(hù)方式和設(shè)備。合理選擇通信方式和遠(yuǎn)動(dòng)通道。要做好防盜防火措施。無人值班變電站內(nèi)后臺機(jī)應(yīng)具有完善的管理、控制功能??傊O(shè)計(jì)無人值班變電站要正確選點(diǎn),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(yùn)行。還要有科學(xué)的管理制度,這樣才能促進(jìn)無人值班變電站這一技術(shù)的發(fā)展, 為確保整個(gè)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(bào)警信號和各種設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)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(bào)聯(lián)動(dòng)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?cái)?shù)十個(gè)變電站和進(jìn)行1 16 個(gè)畫面任意分割。遙視系統(tǒng)由多個(gè)遠(yuǎn)程現(xiàn)場和一個(gè)監(jiān)控中心組成,在遠(yuǎn)程現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。在每個(gè)現(xiàn)場均有若干攝像機(jī)。攝像機(jī)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(gè)現(xiàn)場,并收集各現(xiàn)場的報(bào)警信息監(jiān)控中心由中心機(jī)房內(nèi)部的多媒體監(jiān)控主機(jī)和機(jī)房以外的網(wǎng)絡(luò)分控計(jì)算機(jī)組成。系統(tǒng)可以隨時(shí)方便、即時(shí)地檢索、回收記錄存貯的圖像,如可按時(shí)間、地點(diǎn)( 鏡頭) 或圖像文件進(jìn)行檢索和回放12。3變電站設(shè)計(jì)的原則3.1變電站設(shè)計(jì)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(fù)荷要求。2)結(jié)構(gòu)緊湊,設(shè)備體積小,占地面積小。3)自動(dòng)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(diǎn),可以充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。因此,220kV城市變電站是解決城市供電矛盾的一個(gè)有效措施,同時(shí)也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向14。 4結(jié)語目前,220kV變電站的設(shè)計(jì)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(jì)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化。這就為變電站模塊化設(shè)計(jì)提供了基本的條件。所謂模塊化設(shè)計(jì)思路,就是將變電站初步設(shè)計(jì)工程分成幾個(gè)相對功能獨(dú)立的模塊,按照變電站的具體情況采用一定的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程,將各個(gè)模塊加以組合,以使變電站達(dá)到理想狀態(tài)15。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(yùn)用學(xué)過的知識,能夠很好的利用文獻(xiàn)知識,養(yǎng)成良好的自學(xué)能力。同時(shí)通過這次設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)的過程。這將是對所學(xué)知識進(jìn)行的一次實(shí)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(xiàn)1王超, 嚴(yán)敏, 王凡, 唐培康,胡月丹,徐橋安降壓變電所電氣設(shè)計(jì)J 上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào),2005,33(1):38-442趙敏城市220 kV戶內(nèi)變電所設(shè)計(jì)的特點(diǎn)遼寧電力勘測設(shè)計(jì)院,2004 3 Wang Fangdong, Lin HanSubstation Optimization Planning Based on theImproved Orientation Strategy of Voronoi DiagramFujian Electric Power Company 4GU Li_jing1,CHENG Li_bo2,WANG Zhi_jun3 Study on non-attended electrical transform station in the countryside20055甘瓊山變電所電氣主接線可靠性評估方法探析科技縱橫20036劉艷華,李瑩琨淺析變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐黑龍江科技信息科技論壇2010 7趙曉東,孫元,于秋玲變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與前景供用電2006,23(4):25-288周慶文遙視系統(tǒng)在無人值班變電所的應(yīng)用農(nóng)村電工2007 9陳月娥有關(guān)22O kV變電站設(shè)計(jì)思路的分析電力建設(shè)專欄2008 10張宏陽淺談220k V變電站設(shè)計(jì)思路及實(shí)踐科技資訊2009,(18) ,127-12811韓紅梅無人值守變電站設(shè)計(jì)的一些看法廣西電力建設(shè)科技信息2005,(2):38-4112潘鵬飛,王 旭,唐宏丹無人值班變電所的遙視技術(shù)東北電力技術(shù)2007,(3):51-5313張軍肖,李建剛220kV變電所土建的實(shí)用環(huán)保設(shè)計(jì)環(huán)境科學(xué)2008 14李逢良對220kV變電所設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的分析湖南電力技術(shù)1991,(4):40-4515 Chen Chang,zhen Shan Yuan ,Chen WeibiaoOptimizing Design Scheme of 220kV Outdoor Type SubstationGuangzhou Electric Power Design Institute
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