【正文】 電器主要產(chǎn)品有 pass 、 pact 、 MCI 等。這些設(shè)備運行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運行維護(hù)方便，價格介于常規(guī)電氣設(shè)備與 GIS 之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的 一個方向，符合我國目前的國情和技術(shù)發(fā)展方向。 （ 3） 變電站綜合自動化技術(shù)新動向 變電站綜合自動化系統(tǒng)近幾年一直是電力建設(shè)的一個熱點。無論國內(nèi)國外，還是從管理方、運行方及設(shè)計單位對于變電站實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。伴隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化也采用了新的技術(shù)，其技術(shù)動向主要集中在以下兩個方面 [2]： ○ 1 全分散式變電站自動化系統(tǒng) 新型的全分散式變電站自動化系統(tǒng)，設(shè)計思想上實現(xiàn)了變電站二次系統(tǒng)由面向功能設(shè)計向面向?qū)ο笤O(shè)計的重要轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)不再單純考慮 某一個量，而是為某一設(shè)備配置完備的保護(hù)、監(jiān)控和測量功能裝置，以完成特定的功能，從而并保證了系統(tǒng)的分布式開放性。其特點是各現(xiàn)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護(hù)、監(jiān)控和測量功能的集成裝置，亦可以是現(xiàn)場的保護(hù)、監(jiān)控和測量部件分別保持其獨立性。變電站遙測遙信采集及處理、遙控命令執(zhí)行和繼電保護(hù)功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡(luò)送至后臺主計算機。采用全分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，變電站內(nèi)將不再具有規(guī)模龐大的測控屏和大量連接信號源和測控屏之間的銅芯電纜，全部測控裝置 下放在就地，而在控制室，取而代之的是一個計算機顯示器甚至僅為一臺臨時監(jiān)視、操作使用的便攜機。從技術(shù)發(fā)展的趨勢看，將來的測控設(shè)備還將和一次設(shè)備完全融合，即實現(xiàn)所謂的智能一次設(shè)備，每個對象均含有保護(hù)、監(jiān)控、計費、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫，面向外界的僅是一個通信口，采用全分散式變電站自動化系統(tǒng)將是必然的結(jié)果。 ○ 2 引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 通信網(wǎng)絡(luò)是綜合自動化變電站與常規(guī)站的最明顯的區(qū)別之一，只有采用通信網(wǎng)絡(luò)，才可能節(jié)省大量電纜。因此必須保證通信網(wǎng)絡(luò)安全、可靠，傳輸速度滿足變電站綜合 自動化系統(tǒng)的要求。全分散式變電站自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)尤其依托于如今發(fā)展很快的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)更加10kV 小型變電站主接線設(shè)計 3 簡單，性能也大大優(yōu)于以往的系統(tǒng)，并可解決以往系統(tǒng)中鏈路信息傳輸?shù)膶崟r性問題，以及信號傳輸?shù)娜萘繂栴}。 2． 10kV變電站現(xiàn)狀 隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站的發(fā)展看來已經(jīng)越來越快， 10kV變電站也在這股潮流之列，但目前國內(nèi) 10kV變電站還存在一些問題，主要包括： （ 1） 10kV 變電站或變電所，通常都是緊鄰附近的廠礦、企業(yè)，且空氣中的化學(xué)成分高、顆粒微小，附著 在設(shè)備上很難擦掉。特別是我國北方地區(qū)，時常伴有揚沙或浮塵天氣，設(shè)備污染發(fā)生率較高。 （ 2） 隨著真空斷路器、 SF6 斷路器等新型設(shè)備的不斷出現(xiàn)，各種技術(shù)指標(biāo)也隨之更改。所以，運行設(shè)備上有些數(shù)據(jù)已不符合新規(guī)程的要求。加之污染程度嚴(yán)重，設(shè)備陳舊，各種絕緣配合之間絕緣狀況下降，極易發(fā)生類似電容器組爆炸燒毀事故。 （ 3） 10kV 系統(tǒng)中母線及開關(guān)柜內(nèi)各種絕緣子均為舊式絕緣子，其爬電比距小，與近年生產(chǎn)的大爬距絕緣子相差甚遠(yuǎn)，也不符合新規(guī)程的要求。由于絕緣子表面積滿灰塵，且新規(guī)程規(guī)定清掃周期為 3 年，這就使其成為絕緣配合最 薄弱環(huán)節(jié)。一旦絕緣受潮，發(fā)生各種過電壓時，就可能引起閃絡(luò)，使事故范圍擴(kuò)大，造成重大損失。 （ 4） 油斷路器滲漏點多。由于設(shè)備連續(xù)運行時間久，在大修后，由于檢修工藝等因素，設(shè)備螺絲、螺母沒有緊固，或?qū)γ芊鈮|壓力過大，產(chǎn)生變形，都會在運行中產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。尤其是我國的北方溫差大，密封墊極易老化而經(jīng)常發(fā)生滲漏。 本文設(shè)計的 10kV 變電站主接線部分，將努力避開 10kV 變電站存在的以上現(xiàn)狀，設(shè)計出更加優(yōu)良的變電站，使其具有更好的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。 3． 本文主要設(shè)計內(nèi)容 本文主要就 10kV變電站的一次接線 部分設(shè)計思路進(jìn)行探討，主要分為以下幾個模塊進(jìn)行研究與設(shè)計： （ 1） 對變電站系統(tǒng)設(shè)計的原則和原理進(jìn)行闡述，分析 10kV小型變電站一次接線結(jié)構(gòu)形式與實際操作步驟。 （ 2） 結(jié)合小型變電站的實際情況，對不同的一次接線設(shè)備進(jìn)比較研究與分析，選擇經(jīng)濟(jì)性，可靠性與優(yōu)質(zhì)性能較好的設(shè)備進(jìn)行配套使用。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計 4 （ 3）以實際廠區(qū)變電站為例作實際變電站設(shè)計 （ 4）用現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計變電站的試驗與檢測分析 （ 5）結(jié)論與展望 10kV 小型變電站主接線設(shè)計 5 1 變電站主接線設(shè)計原理概述 變電站的電氣接線包括一次接線和二次接線兩大部分。一次接線指的是 對用戶供電的電路部分。其中，對外供電（或由外部受電）的部分稱為主接線。為了保證變電站的生產(chǎn)和工作人員的生活對內(nèi)供電的部分稱為站用電接線。為了保證一次接線安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運行，對一次接線中的設(shè)備實施測量、信號、控制、調(diào)節(jié)的電路部分稱為二次接線。本文主要針對變電站的一次接線的主接線部分進(jìn)行重點設(shè)計。 電氣主接線設(shè)計的重要性 變電站中的電氣主接線主要作用如下： 1． 電氣主接線圖是電氣運行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運行人員必須熟悉本站電氣主接線圖，了解電路中各種電氣設(shè)備的用途、 性能及維護(hù)、檢查項目和運行操作的步驟 [3]。 2． 電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。 電氣接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定。是發(fā)電廠、變電站電氣部分投資大小的決定性因素。 3． 由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、輸電、和用電是在同一時刻完成的所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。 所以電氣主接線擬定是一個綜合性問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的 前提下，力爭使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。 電氣主接線基本要求 對電氣主接線主要有以下幾方面的基本要求： 1． 根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。停電不僅是發(fā)電廠的損失，對國民經(jīng)濟(jì)各部門帶來的損失將更嚴(yán)重，甚至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失，也會造成不良的政治影響。在考慮主接線可靠性時，應(yīng)全面地看待以下幾個問題： （ 1）主接線可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，應(yīng)重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng) 驗及其可靠性的定性分析輔之以可靠性的定量分析。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計 6 （ 2）主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中可靠性綜合。 （ 3）可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某些系統(tǒng)和用戶來說是可靠的，而對另外一些系統(tǒng)和用戶來說可能就不夠可靠，因此分析和估價主接線時，不能脫離系統(tǒng)和用戶的具體條件，要根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，進(jìn)行具體分析以滿足必要的供電可靠性。 （ 4）主接線的可靠性是發(fā)展的。隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，新型設(shè)備的投運，自動裝置和先進(jìn)技術(shù)的使用，主接線的可靠性會改變，過去被認(rèn)為不可靠的主接續(xù)線，現(xiàn)在不一定就不可 靠。 （ 5）衡量主接線運行可靠性評判標(biāo)準(zhǔn)是 [3]： 1） 母線故障時，或者母線檢修時，停電范圍的大小和停電時間的長短，能否保證供電。 2） 斷路器檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，能否保證對重要用戶的供電。 3） 發(fā)電廠、變電站全部停運的可能性。 電壓的幅值偏移、不對稱度、非正弦度等都是表征電能質(zhì)量的基本指標(biāo)，主接線應(yīng)在各種情況下都要能滿足這方面的要求，應(yīng)保證電能質(zhì)量在允許的變動范圍內(nèi)。具有大容量單相負(fù)荷、整流負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的變電站應(yīng)保證饋入電網(wǎng)的負(fù)序分量、諧波分量滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。 2． 具有運行、 維護(hù)的靈活性和方便性 “靈活性”是指接線要適應(yīng)各種運行方式和檢修維護(hù)方面的要求，并能靈活地進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時，也能根據(jù)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小，甚至不影響供電。 “方便性”是指操作時簡便、安全、不易發(fā)生誤操作。 3． 經(jīng)濟(jì)性 主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)性。即 （ 1） 投資省 主接線應(yīng)力求簡單、以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備、要使控制、保護(hù)不過于復(fù)雜， 以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流，以便選擇價廉電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省 10kV 小型變電站主接線設(shè)計 7 （ 2） 電能損失小 合理地選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自偶變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。 （ 3） 占地面積小 電氣主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 在可能和允許條件下應(yīng)采取一次設(shè)計、分期投資、投產(chǎn)、盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 4． 電氣主接線具有將來發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。 電氣主接線形式的分類 變電站的主接線形式指的是變電站采用的電壓等級，各級電壓的進(jìn)出線善及其橫向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。 進(jìn)出線確定以后，其橫向聯(lián)絡(luò)的形式分為兩大類：有橫向聯(lián)絡(luò)形式與無橫向聯(lián)絡(luò)形式。 1． 有橫向聯(lián)絡(luò)的接線形式 按聯(lián)絡(luò)方式不同，此種接線分為有母線形式和無母線的簡易接線形式，有母線形式設(shè)有一組或兩組匯流母線，其作用是實現(xiàn)各進(jìn)、出線支路的并聯(lián)。分別稱為單母線接線和雙母線接線。單母線接線按母線是否設(shè)立分段斷路器而分為單母線分段接線和單母線（不分段）接線。 雙母線接線按每條支路使用的斷路器數(shù)目分為雙母線單斷路器接線、雙母線3/2 斷路器接線和雙母線雙斷路器接線。每條支路只有一個斷路器的接線，在斷路器檢修時該支路停電，為了解 決斷路器檢修問題，在母線上設(shè)備用斷路器（旁路斷路器 PD）通過旁路母線（ PM）實現(xiàn)與各支路斷路器的并聯(lián)。因此，出現(xiàn)有旁路系統(tǒng)的接線形式。 有母線的接線形式布置清晰、運行方便、便于擴(kuò)建，是電力系統(tǒng)特別是大型發(fā)電廠、變電站高、中壓電壓等級普遍采用的接線形式。 簡易接線形式是不用匯流母線實現(xiàn)各進(jìn)、出線并聯(lián)的接線形式。它包括多角形接線和橋形接線。多角形接線是將母線支路的斷路器連接成一個多角形，每條支路接在多角形的頂點上而實現(xiàn)各支路的并聯(lián)。橋形接線是每兩條支路之間經(jīng)過一斷路器（ 3DL），該斷路器稱為橋開關(guān)。這時省掉一側(cè) 支路斷路器，可視橋開關(guān)由這些支路提供。由于支路上缺乏斷路器，因此這些支路故障將導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)斷路器的切除，即易于解除聯(lián)絡(luò)。因此不宜于用于進(jìn)、出線大于 4 回的情況。 有橫向聯(lián)絡(luò)的接線形式可以提高運行的靈活性，使各支路構(gòu)成相互備用的關(guān)系，但需要增加投資并增大短路電流。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計 8 2． 無橫向聯(lián)絡(luò)的接線形式 當(dāng)不用發(fā)電機電壓對周圍供電時，發(fā)電機不在機端并列運行，可將發(fā)電機與變壓器直接串聯(lián)不設(shè)斷路器，這種接線形式稱為無橫向聯(lián)絡(luò)形式。 一次設(shè)備 一次接線上的設(shè)備稱為一次設(shè)備，其中包括：開關(guān)電器、限流電器、互感器以及電纜等。 開關(guān)電器分類 根據(jù)電壓范圍，開關(guān)電器可分為高壓開關(guān)電器和低壓開關(guān)電器兩大類。 高壓開關(guān)電器按其功能與作用又可分為高壓斷路器，隔離開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)及熔斷器等。 高壓斷路器在電路中的符號是 DL 按其滅弧介質(zhì)與絕緣方式可劃分為 4 種；即油開關(guān)，六氟化硫（ SF6）開關(guān)，空氣開關(guān)，真空開關(guān)。 高壓隔離開關(guān)在電路中的符號是 G，具有明顯可見的斷口，其額定電流只表示開關(guān)處于閉合位置時可以長期通過的電流，而不能切斷負(fù)荷電流，但必須具備與斷路器相同的動熱穩(wěn)固性，僅用于設(shè)備檢修時的隔離電源和切斷與接通電壓互感器和避雷器。 高壓負(fù)荷開關(guān)在電路中的符號是 FK。是一種性能介于隔離開關(guān)和斷路器之間的簡易開關(guān)。負(fù)荷開關(guān)與隔離開關(guān)的主要不同之處是負(fù)荷開關(guān)有滅弧柵，專門用來接通或斷開正常運行的負(fù)荷電流，不允許開斷短路電流。將負(fù)荷開關(guān)與高壓熔斷器串聯(lián)組合使用時，