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110kV变电站的电气设计与防雷保护研究

2020/11/2    来源:爱学术    作者:韩泽群      
关键字:110kV变电站  电气设计  防雷保护  
随着我国电力技术的不断发展,其中110kV的电力输送成为我国城市之间的主要配电方式,而110kV配电网中变电站运行的可靠性和稳定性,以及变电站的防雷性能,直接影响到周边居民的用电安全。本文主要研究分析110kV变电站的电气设计与防雷保护工作。

    在我国民用电力使用的过程中主要就是110kV的配电网系统,在该电网运行的过程中变电站的电气设计,也会影响到电网运行的效率。变电站运行的过程中雷电也会对变电站的运行造成一定的影响,从而影响到110kV电网的运行可靠性。因此研究分析110kV变电站的电气设计优化改进方案,以及变电站的防雷保护工作,都是当下110kV电网运行发展的主要方向。

1 变电站的应用分析

    在电网运行的过程中变电站的作用是非常明显的,电网进行电力输送的过程中都是110kV的高电压,而居民在使用两相电的时候是220V,使用三相电的时候是380V,为了给用户提供稳定安全的电力资源,就需要使用变电站对110kV的电力进行有效转化,从高压电转变为普通的电压,从而供应用户使用。

    在变电站运营的过程中不仅可以实现电压的调节,并且还可以实现电能的调整,从而保障人民群众的用户安全。随着电力行业的不断发展,变电站也经历很大的改变,在今后的变电站运营的过程中主要向智能化、自动化、稳定化,不断地优化改进。

2 110kV变电站电设计的优化分析

    2.1 电气主接线的定义

    在变电站运行的过程中电气设计的方案直接影响到了变电站的综合运行效率,其中电气的主接线主要就是指,在变电站、电力系统运行的过程中通过电路实现不同电气设备之间的连接,从而有效发挥出电力资源的效能转化。电气主接线主要以电源线和引出线为连接基础,利用母线作为中间环节从而实现变电站的安全运营。

    2.2 电气设计的原则

    在变电站主接线设计的过程中需要根据实际电网的运行状态和变电站实际运行的规划,从而制定出最后的设计方案。变电站中的主接线设计方案直接影响到了变电站的发展规划,并且间接对电气设备的性能、配电结构规划,以及配电站中的自动跳闸保护系统和智能电气设备的采购,起到一定的影响。

    在上文中我们讲到了主接线作为连接所有电气设备和电网的重要设计单元,主接线设计的科学合理性,直接影响到该区域电网运行安全、稳定和可靠性。因此说在变电站的主接线设计的时候,一定要全面考量设计的影响因素,从而确定出最科学合理的主接线方案。

    在变电站主接线设计的过程中一般需要遵循以下的设计原则:第一就是主接线作为连接电气设备的重要工具,需要确定出变电站在该区域电力系统中发挥出了主要的衔接作用;第二就是不论从长期的规划来看,还是从短期的规划来看,我们都可以研究分析该变电站的运行负荷中具有多少重要性分级,以及变电站中的出线回路对主接线产生了那些具体的影响。在变电站电气系统设计的时候,需要研究分析主变机组的台数与主接线之间的关系,其中也需要分析变电站中的备用容量的有无和实际大小,对设计的电气系统会产生那些实际的影响。

    2.3 主接线的设计分析

    在变电站电气主接线设计的时候,第一步就是根据变电站的实际运营情况,设计初步的主接线方案,在初期设计的过程中主要包含了主变压器的形式、数量和每一台变压器的具体容量,以及不同等级的变压器在各级配电接线的形式上有哪些不同。一般情况下是设计两套方案,从而依据主接线的实际运营需求,对两套方案进行系统性分析研究,从经济性、安全性、稳定性、可靠性等方面进行对比,从而确定出最佳的设计方案,并且根据次方案绘制对应的变电站电气主接线图。

    在变电站的主接线设计方案确定之后,就是根据设计的主接线方案选择对应的电气设备,在电气设备选择的过程中需要考虑到设备的运行经济性、检修的便捷性、电压运行的合理性等等。在电气设备选择的过程中还需要考虑到当地电网的发展规律,也就是说电力设备的性能可以跟得上当地经济的发展。在参照当地电力运营现状的时候,一定是要追求电网运行的稳定性和经济合理性。在选择输电材料的过程中尽量选择同一类的材料,并且在选择的过程中需要考虑到该输电材料的线损和质量问题,因为输电材料的性能也会影响到变电站的综合运营效果。选择相同材料规格的输电材料,还可以保障在今后电网升级改造的过程中可以进行统一的电力设备升级,从而实现变电站的长期健康发展。在变电站的电气设备选择的过程中为了更好提高变电站的运营可靠性,所有的电气设备都需要进行标准可靠的数据测试,在鉴定通过之后,才可以投入变电站的建设当中。

3 110kV变电站的防雷保护分析

    在变电站运行的过程中常常遭受到雷电的袭击,从而导致了电网运行的不稳定。在任何一个区域都会出现雷雨天气,在出现雷雨天气的时候,闪电会产生大量的电荷,而这些电荷集中在一起,就会形成一股瞬间的高压电流。而这股电流从天空传导到大地上的时候,会受到一些导电物体的吸引,也就是我们常说的闪电通过导体传导到大地中。而在旷野中最具有导电性的就是变电站,因为变电站本来就是一个转化电力的结构,并且变电站的配件中大部分都是导电物品。如钢铁设备、变压器、输电线路等等,因此在发生雷雨天气的时候,变电站最容易受到闪电的袭击,从而造成比较严重的影响。

    雷电对变电站的影响主要是局部的电力线路,在大电流的电击下局部的电力线路很有可能会造成破损,进而导致了变电站内部流转的电压瞬时增加,变电站的变压器不能及时对超高电压进行有效的转化,因此很可能导致变电站电气设备受到一定的损失,从而影响到变电站的整体运行安全性,降低变电站的设计使用寿命。目前一些国家还在研制如何有效收集雷电产生的巨大电力,但是有雷电出现的不可确定性,以及电力值的不可预估性,给当前的雷电回收研究造成一定的阻碍,一直没有取得突破性的进展。但是雷电对变电站的危害还是存在的,因此需要通过科学合理的方式,对变电站的运行进行防护,从而避免变电站在运行的过程中受到雷电的袭击而发生一系列问题。

    目前110kV变电站在进行雷电防护的过程中主要采取避雷针的方式,通过在比较容易受到雷电供给的地方,按照对应类型的避雷针,从而提高变电站的避雷性能。目前我国110kV变电站中避雷针的主要材料有不导电薄膜、在输电线路中增加防雷层等。

    随着信息技术的不断发展,110kV变电站的避雷方式也发生了一些创新,在建设智能化变电站的过程中就会应用到智能雷电的防护系统,就是说在雷电的天气中由于避雷针没有完全规避所有的闪电,从而导致了一部分的闪电攻击到了电气设备,这个时候变电站出现了供电故障,备用的变电站运行系统就会快速投入使用,从而保障电网运行的稳定性。

4 结束语

    在今后的110kV变电站的电气设计过程中需要根据变电站的规划,以及当地的气候环境,科学合理地设计变电站,以及相应的避雷装置,不断提高110kV变电站的运行工作质量。

责任编辑:程玥
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