220kv城市变电站的电气系统设计

220kv城市变电站的电气系统设计
摘要建设220kv变电站应是解决城市供电矛盾的较适合方式,以电气主接线、配电装置、系统保护为重点,阐述220kv城市变电站的电气系统设计。

关键词220KV变电站;电气系统;设计;自动化
1设计原则与变电站容量的确定
城市变电站是城市能源供应的主渠道,在城市变电站的建设中,应在满足城市电力供应的同时,兼顾经济性和容量需求潜力。

因此在城市变电站设计中,应掌握以下原则并依此选择变电站容量。

1)足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求;2)可靠灵活的主接线方式;3)结构紧凑,设备体积小,占地面积小;4)主设备技术性能优越,可靠性高,检修频率低,噪声低;5)自动化程度高,通信误码率低,可靠性高。

根据以上原则,选择220kV作为城市电源点,可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。

因此,220kV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施,同时也将是今后城市电力系统发展的一个方向。

2电气主接线
为了保证供电可靠性和灵活性,主接线的设计是关键。

电气主接线的选择通常与变电容量的需求有较为密切的关系,为了保证供电安全,实现均衡负荷,我们选择带断路器的线路变压器组的设计方案。

220kV城市变电站电气主接线一般分3个电压等级,由3组带断路器的线路变压器组构成;110kV为单母线分段,各段母线各与1台主变相连,各带多路出线;35kV为单母线分段,各段母线带多路出线,每台主变分别通过2台35kV断路器接于两段35kV母线上。

有3台分段断路器。

优点在于任何一台主变停用,相应两段母线分别由另2台主变供电,以满足均衡负荷的要求。

3配电装置
3.1220kV配电装置及主变
220kV配电装置选择室内布置,采用传统的独立电器,相间距离3.5m,依次为电缆头、单侧带接地刀的线路闸刀、单断口六氟化硫断路器、氧化锌避雷器,最后接主变。

断路器与线路闸刀之间留作通道,作为检修运输通道。

主变压器的选择对城市变电站来说又有着特殊的要求。

体积小、噪音低、阻燃性好、可靠性高,是选择变压器要突出考虑的性能。

220kV配电装置与主变共
处一室,主要是防噪声。

变压器可采用低噪声强油风冷,散热器分体安装于室外。

3.2110kV配电装置
110kV配电装置采用三相共箱式结构的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器,选择GIS户内布置,这是在国内城市变电站设备选型中常用的做法。

GIS的结构为紧凑型三相共箱式,三相导体共面布置,所有开关设备均采用了弹簧/电动操动机构,由1台机构操作,三相联动。

由于无需压缩空气供给系统,从而实现了无油化、无气化。

3.335kV配电装置
35kV配电装置采用进口全封闭六氟化硫绝缘的组合电器,双列布置,头尾相接,容易处理单母线分段的接线型式。

每个间隔宽度为0.6～0.8m.双列布置。

4系统保护
4.1220kV线路保护
220kv线路与主变保护屏、直流屏、所用配电屏等布置在继电保护室。

主变高压侧装设断路器,主变故障时不需传送远方跳闸命令。

为了简化保护配置,拟采用相间电流和零序电流速断作为220kV线路主保护,并在送电端配置以下保护:
1)相间电流速断保护,瞬间跳闸;2)定时限过流保护,延时跳闸;3)零序电流速断保护,瞬时跳闸;4)零序过流保护,延时跳闸;5)断路器失灵保护。

以上保护除断路器失灵保护外,均配置2套,实现与主变双重保护。

送电站的1套重合闸装置在线路单相故障时,断路器跳三相,然后进行三相重合;相间故障时,断路器跳三相,不进行重合。

4.2主变保护
变压器故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响,因此,必须装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。

针对变压器故障类型和不正常运行状态,对主变可采用以下保护:1)瓦斯保护;2)谐波制动纵差保护;3)变压器220kV侧过流保护;4)变压器35kV侧过流保护;5)220kV零序过流保护;6)110kV2段方向零序过流保护;7)35kV侧零序过流保护;8)220kV和35kV侧过负荷保护。

4.3110kV线路保护
采用微机控制,包括电流速断、过电流两阶段;零序电流速断和零序过流2段保护。

4.435kV线路保护
采用电流速断、过电流和零序过电流保护。

4.5母线保护
110kV母线为单母线分段接线方式,每段母线配置1套三相式母线差动保护,母差保护动作瞬时切除主变110kV进线断路器、分段断路器及母线上联络线断路器,母差动作时闭锁分段自切。

35kV母线为单母线分段接线方式,每段母线配置1套三相式母线差动保护,母差保护动作瞬时切除主变35kV进线断路器、分段断路器,母差动作时闭锁分段自切并切除35kV母线上联络线断路器。

4.6自动装置
35kV和110kV母线分别装设备用电源自动切换装置。

每回35kV线路均装设按周减载装置。

5变电站的自动化
1)系统配置。

为了提高变电站综合自动化系统的可靠性和性能价格比,在设计时就应采用分布式的变电站综合自动化系统配置模式。

该系统可以将变电所内各回路的数据采集单元、控制单元和保护单元分别集中安装在变电所的控制室内的数据采集柜、控制柜和保护柜中,相互间通过现场总线与控制主机相连。

这种分布集中组屏的结构,便于扩充和维护,而且其中一个环节出现故障时,不会影响其他部分的正常运行。

2)通信系统。

通信系统是将整个变电站综合自动化系统采集的数据乃至该变电站相应的配电线路上自动化系统采集的数据传输给变电集控中心和配电自动化集控中心,站内通信采用光纤以太网,保证在站内毋需中断其他设备。

站外通讯采用光缆与中心站相连接,由中心站进行遥控软件配置。

3)基本功能。

①测量及数据采集功能。

包括状态数据、模拟数据和脉冲数据。

②自动装置功能。

包括电压和无功的就地控制、同期检测和同期合闸及故障滤波测距等。

③保护功能。

对所内的所有电气设备进行保护,并对被保护设备进行故障显示和记录,存储多套定值并能进行修改和显示等。

④控制和操作闭锁。

可通过CRT屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头和电容器组投切等进行远方操作。

⑤对所及监控、监视与工程师工作功能实现人机联系。

⑥系统的自诊断功能。

系统内各插件应具有自诊断功能,并把数据送往后台机和远方调度中心。

此外,还有远方控制中心的通信与防火、保安功能及措施。