变电站的设计趋势

1、引言   
　　我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。   
　　2、变电站接线方案趋于简单   
　　随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。   
　　简化接线方案集中在这些方面：我国500 kV 330 kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。目前在四川二滩水电站的500 kV接线中有一串采用3/2断路器接线方式，其他串为3/2断路器接线。在国外某些地区，500 k V电压等级广泛采用双重连接方式接线，即3/2及3/2断路器接线，但第1 ,2组主变经过隔离开关分别接至两组母线，如有第3 ,4组主变则接入串内，出线回路多时，采用3/2和3/2断路器串，这样可以节约大量投资。另外，国内一些变电站3/2断路器接线中，设计不考虑装设线路侧隔离开关。近期国内新建的许多变电站220 k V及110kV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。   
　　3、大量采用新的电气一次设备   
　　近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。近年来世界各国著名的高压电气设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550 kV户外高压和超高压组合电器，国内一些高压开关厂也已经开始生产145 k V户外紧凑型组合电器。目前145 k V户外紧凑型组合电器主要产品有compass 、compact 、MCI等。compass在我国已得到广泛应用，有代表性的是2000年4月投产的江阴市南闸110 kV变电站。户外插接式智能型组合电器是一种功能更完备的高压和超高压开关系统，它内含电气一次、二次设备，以及相关连的插接式复合光缆等。户外插接式智能型组合电器在国外称为PASS(Plug and Switch System)，西方一些国家已经开始采用，国家电力公司正在积极地推广该系列产品，并在500 kV变电站进行工业性应用试验。   
　　这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多，从较简单的145 k V户外断路器与电流互感器及隔离开关组合在一起的小车式组合电器，到550 kV户外设备本体(包括断路器、隔离开关与接地开关、光电式电流电压互感器等设备的组合)，通过插接式复合光缆，与就地布置的控制保护智能柜连接在一起的完整超高压开关系统。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。   
　　4、变电站综合自动化技术新动向   
　　变电站综合自动化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也采用了新的技术，其技术动向主要集中在以下两个方面。   
　　4.1 全分散式变电站自动化系统   
　　新型的全分散式变电站自动化系统，设计思想上实现了变电站二次系统由“面向功能”设计向“面向对象”设计的重要转变。系统不再单纯考虑某一个量，而是为某一设备配置完备的保护、监控和测量功能装置，以完成特定的功能，从而并保证了系统的分布式开放性。其特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护、监控和测量功能的集成装置，亦可以是现场的保护、监控和测量部件分别保持其独立性。变电站遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机。   
　　采用全分散式系统结构后，变电站内将不再具有规模庞大的测控屏以及大量连接信号源和测控屏之间的铜芯电缆，全部测控装置下放在就地，而在控制室，取而代之的是一个计算机显示器甚至仅为一台临时监视、操作使用的便携机。   
　　根据各变电站实际情况，现场单元有安装在现场户内开关室内的，亦有安装在户外开关附近小室或露天封闭箱内的，环境条件较控制室内严峻。因此要保证现场单元在现场条件下安全稳定的运行，除对现场单元本身提出要求外，设计上还应考虑对现场温度、湿度、电磁感应、雷电流、开关开合时振动影响(如接点抖动，连接松动等)采取相应的措施。目前，国内2000年11月正式投运一个220kV全下放变电站丹东新兴站，220kV配电装置采用就地间隔简易保护小室，66 k V配电装置采用就地下放式保护与控制柜。   
　　从技术发展的趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向外界的仅是一个通信口，采用全分散式变电站自动化系统将是必然的结果。   
　　4.2 引入先进的网络技术   
　　通信网络是综合自动化变电站与常规站的最明显的区别之一，只有采用通信网络，才可能节省大量电缆。因此必须保证通信网络安全、可靠，传输速度满足变电站综合自动化系统的要求。全分散式变电站自动化系统的实现尤其依托于如今发展很快的计算机网络技术。引入先进的网络技术使得自动化系统的实现更加简单，性能也大大优于以往的系统，并可解决以往系统中链路信息传输的实时性问题，以及信号传输的容量问题。   
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