变电站里面的电气部分设计这个事情, 是变配电工程里头最核心的技术环节, 它直接决定了供电可不可靠、系统安不安全还有花钱经不经得起推敲。
这篇文章, 咱们现在是依据国家现在还实行的那个标准还有行业里头的那些规定规程, 按照整个设计工作从开始到结束的那个完整流程, 把主接线方案、还有那些第一次用的设备的选型、以及第二次用的系统和那种继电保护的配置, 这三块大内容全部都整理清楚了, 给出的都是能直接拿来用、能真正落地干活的具体参数和操作路径办法。
设计核心流程
在变电站的电气部分开展设计工作的时候, 需要去严格地遵循这六个步骤所构成的那个闭环的流程, 也就是说是这样一个过程。
1. 对负荷进行分析, 并且确定供电等级。依据系统规划书来明确一级负荷的容量以及二级负荷的容量和三级负荷的容量, 同时确定这些不同级别负荷在供电方面对于可靠性的要求是什么, 通过这样的方式来确定变电站所使用的电压等级具体是110kV、35kV还是10kV, 并且确定主变压器的容量大小。
2. 主接线方案比选, 对比单母线、双母线、桥形、线形接线等方案的可靠性与经济性, 按负荷重要程度选定主接线形式。
3. 这一步骤是关于电气一次设备选型, 它的任务是完成对变压器、断路器、隔离开关、互感器、无功补偿装置这些设备的额定参数匹配工作, 还要完成短路热稳定校验。
4. 电气二次系统设计: 要配置控制回路、保护回路、测量回路以及自动化接口, 还要明确二次电缆的规格, 同时确定屏柜的布置。
5. 继电保护与自动装置配置的这项工作, 需要按照保护的层次来选定保护类型与整定原则。这里所说的保护的层次包含主保护、后备保护以及异常运行保护这些分类。
6. 电气平面布置与短路校验: 这一步, 我们要去把那个配电装置的布置图画出来。接着, 我们需要去做那些东西的最终检查。这些检查包括了短路电流的情况。还要检查动稳定性和热稳定性是不是符合要求。最后, 还需要对电压降进行校核。
关键设计参数与标准依据
整个设计的过程, 必须要严格地去按照这些标准体系来执行。
主接线和布置方面, 是依据相关规范要求来做的, 具体涉及了 GB 50059《35kV～110kV变电站设计规范》、GB 50060《3kV～100kV无功补偿装置设计规范》。
在设备选型过程中, 我们需要参考的标准包括低压成套设备相关的GB/T 3900标准, 以及高压开关设备相关的DL/T 593标准。
关于继电保护这块事情, 它指的是GB/T 14285《继电保护和安全自动装置技术规程》这个标准。
进行短路计算, 采用的方法是IEC 60909方法, 或者是GB/T 15140, 以此来校验设备的动稳定与热稳定裕度。
所有的参数取值都必须和系统计算书以及调度规程保持完全的一致, 绝对不可以凭借个人的经验来进行随意的估算。
设备选型核心原则
关于变压器, 你需要依据最大负荷来选定其容量, 并且要在计算出的结果基础上再增加适当的裕度, 这个裕度的比例一般是15%到25%, 同时, 你选定的变压器的阻抗比必须能够满足并联运行时的要求, 或者满足限制短路电流时的要求。
对于断路器, 在开断电流这一方面, 其能力应当不低于设备安装位置处可能出现的最大短路电流；同时, 关于操作次数以及操作机构的形式, 则需要依据运行过程中对操作频繁度的需求来进行选定。
互感器：电流比覆盖测量与保护双重需求，精度等级测量用0.5S级、保护用5P或10P级；
进行无功补偿的时候, 要按照系统的功率因数目标来计算需要配置的容量大小, 在一般情况之下这个目标通常是大于或等于零点九五的, 如果谐波含量出现了超标的现象那么就必须要配置上源滤波装置。
常见难点与解决路径
当短路电流水平出现超标情况的时候, 首先应当优先考虑去调整主变压器的分接头位置, 或者是选择增设限流电抗器, 又或者是对主接线的形式进行变更, 而不是简单地去提高设备的开断等级, 这种做法是不对的。
在处理谐波和涌流的治理工作时, 我们对于变压器投入或者切除时产生的涌流问题, 可以选择使用零序电抗器来加以控制, 或者是去控制合闸的角度来进行应对。而针对负荷中出现的谐波问题, 我们需要按照IEEE 519这个标准的规定, 将每一次谐波的电流占总体比例的限制要求都给落实下去。
所谓的二次回路冗余, 它具体是指保护跳闸回路采用了双跳闸线圈以及双光纤通道这一套配置, 这么做的目的就是为了避免因为某一个点的故障出现, 最后导致保护装置拒绝动作这样一个结果发生。
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