电力系统主接线设计原则和电气设计技术研究
陈兆锦
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陈兆锦,. 电力系统主接线设计原则和电气设计技术研究[J]. 能源学报,2021.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157022.
摘要:
近年来,随着社会经济的快速发展,电力系统的设计对于供电的安全和可靠的影响变得越来越重要。本文主要结合笔者多年工作经验,阐述了电力系统主接线设计的原则和电气一次设计要点,希望能够为同行借鉴和参考。
关键词: 电力系统接线设计原则电气设计技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157022
基金资助:

引言

电力系统作为电能输配和生产的核心,其和国家兴衰、人民生活水平有着密切的关系,同时也决定着我国基本目标的实现。随着经济和科学技术的发展,供电系统必然会变得更加全面、系统,这也给电力系统设计工作提出了新要求。下面,我们就电力系统接线设计原则和电气一次设计技术要点做分析,旨在达到更科学、更稳定的电力供应要求。

1电力系统接线设计原则

1.1可靠性

电力生产的首要任务就是安全可靠。如果出现了停电事故会严重影响到国民经济各个部门的利益,对发电厂造成损失,甚至出现人身伤亡等重大事故。因此在选择主接线接线形式时,一定要将供电的可靠性放在首要位置进行考虑。根据国内外长期运行的实践经验,综合考虑电气一次部分和相应组成的二次部分在运行中的可靠性,兼顾电气设备本身的发展,选用可靠性高的电气设备,依照该系统在整个电力系统中的地位和作用合理选择主接线形式,避免全站全停的可能性。目前工程运用中,使用较多的接线方式分别为单母线接线、分段单母线接线、内桥接线、外桥接线及线变组接线形式等等。

1.2灵活性

实际工程中电力系统的供电范围内,既存在人群聚集的小区、商业广场等设施的区域,也存在用电需求较大的厂矿等区域,因此对电力系统主接线接线提出了很高的要求。一方面,电力系统供电应满足该区域的用电需求,除特殊情况外应对该区域进行不间断供电;另一方面,在接线设计时需在保证供电需求的前提下对接线进行灵活设计,如由于线路老化及恶劣天气等原因需对接线进行检修与维护,但检修与维护期间也需保证供电需求。这就需要电力系统可通过其余接线的弥补对电能进行调度,调换电力系统的运行方式,利用其他接线输送的电能来弥补检修期间所无法输送的电能,确保该地区可正常用电。

1.3经济性

上述两个方面的原则主要是体现主接线设计的技术性,它们与经济性是存在一定的矛盾性的,因而要想保证主接线的灵活性和可靠性,很可能会导致设计成本和投资增加。因而必须对主接线的灵活性、可靠性和经济性进行综合考虑,在满足上述两个原则的情况,尽可能的做到经济性和合理性。尽可能的做到占地面积小、投资小、年运行费用小,充分发挥其经济效益。

2电气一次设计技术的设计要点

2.1主变压器的选择

电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一,其安全、可靠运行是电力系统中非常重要的环节。如果某变电站主变压器的数量不足,或者变压器的容量不足,那么就会导致变电站乃至整个电力系统的可靠性下降。根据城市规划,负荷性质,电网结构等综合考虑确定其容量。对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内,应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。对于普通的变电站,在一台主变停止运行的情况下,其他的变压器的容量应该能够满足负荷的70-80%,在目前实际的运行情况变电所中通常都是采用两台变压器互为暗备用并联运行。主变压器在设计中不仅要满足上述要求,还需要对未来变电站的发展和扩展的需要进行综合考虑,应当预留一定的容量对变压器经济运行的条件进行满足。在设计过程中,应该结合变压器运行以往的经验,通常选择两台变压器互为备用。对于两台互为备用并联运行的变压器,变电所通常采用两台等容量的变压器,单台变压器容量视它们的备用方式而定。

2.2断路器种类和型式选择

断路器根据选择的灭弧介质的不同能够分成四种,即真空断路器、压缩空气断路器、油断路器以及六氟化硫断路器。随着电力行业的不断发展以及开关技术的进步,目前变电站中断路器通常会选择真空断路器以及六氟化硫断路器,基本上已经淘汰了油断路器。对于电网的容量较小,则可以考虑真空断路器,它的优点是灭弧迅速,触头寿命长。小型的发电站的屋内配电装置也常采用SN型少油断路器,系采用纵横气吹和机械油吹联合作用的结构。

2.3电流互感和电压互感器的配置

电气一次性设计要求的研究和掌握,是电力企业需要加强关注的方面。但在整个电气一次性设计时,电力企业的工作人员要能结合具体的方案,选择电流互感器和电压互感器,因为这两个电力设备能大大提升电力系统的运行效率,在选择电力设备时,既要考虑其型号,也要按照电力系统运行的环境展开合理的选择,如果所选择电流互感器和电压互感器无法适应电力系统运行的环境,则会影响电力系统的正常运行,甚至会给电力系统造成安全隐患。如果环境运行条件允许时,选择的电流互感器要是树脂浇注绝缘结构,并且安装在屋内,而电压互感器则是独立式的,在安装时工作人员一定要加强监控和管理,以避免因为安装失误,导致安全事故发生。对于两种电力设备的选择和安置,电力企业必须深入探究,以防止意外事故的发生。

2.4避雷器的选择

雷击建筑物和电力设备往往造成极大的危害,为了保证电力系统在运行过程中的供电可靠性和人身安全,在设计过程中设计人员应该以所在地区的雷电情况、工程的规模和特点以及地区的地质情况为依据,对防雷接地设计方案进行合理的、科学的确定。每一段母线须配置一组避雷器。对于三线圈变压器,低压绕组有可能开路运行时,为避免静电感应对低压绕组绝缘的危害,应在低压绕组出线端装一个避雷器,三角形绕组的,可装在任一相,星形绕组的,装于中性点。对于自耦变压器,当一侧断开后,在断开侧仍会出现对绝缘有危害的过电压,因此,须在自耦变压器的各侧绕组上装设避雷器。如果接地系统是中性点直接接地,同时变压器中性点可能处于断开运行的情况,在变压器中性点绝缘没有按照线电压设计的情况下,需要在中性点进行避雷器的安装。对于中性点不接地系统,变压器中性点经套管引出时,应在中性点装一个避雷器。变压器中性点接有消弧线圈时,为消除消弧线圈端部可能出现的过电压,应与消弧线圈并联安装一个避雷器。对于雷雨季节可能经常开路运行,而其线路侧又带有电压的35-110kV的变压所,为了对变压所进出线的隔离开关以及断路器进行保证,需要在进出线的进出位置进行三相一组避雷器的安装。

结语

安全与可靠是电力生产的两大关键性要素,它不仅影响电能的供应质量、电力系统的运行寿命,而且关系到人民日常生活与生产,同时对国民经济的发展有着极大的影响。因此在电力系统接线和电气一次设计工作中,我们要充分考虑各方面的因素,严格按照国家规定和电力部门要求进行工作,以最佳、最优的电气设备设计方案来保证供电的安全、可靠,最大限度的节约投资、提高设计效益。

参考文献

[1]郭静峰.电力系统接线设计原则和电气一次设计技术要点分析[J].华东科技(综合),2019,8.

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