电力系统主接线设计原则和电气设计技术研究

2021-01-17袁刚石嘴山天净电力勘测设计有限公司

环球市场 2021年30期

袁刚石嘴山天净电力勘测设计有限公司

在电力系统的设计中，主要部件的设计直接影响到整个电力系统供电的灵活性、经济性和可靠性。因此，电力系统设计的一部分是电力系统设计的关键内容之一，也是摆在电力系统设计者面前的一个非常重要的课题。

一、电力系统接线设计原则

（一）安全可靠性

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。

（二）灵活性

对于主接线的灵活性主要具有以下几点要求：（1）检修的灵活和安全，能够比较便利的对断路器、母线及其继电保护装置进行停止运行，从而能够比较安全的进行检查和维修，同时还不会对正常供电产生影响；（2）调度的灵活性，保证调度的便利性。能够对变压器、线路、电源和负荷等进行灵活的投入和切除；（3）要求能够保证扩建的方便。因而随着电力行业的快速发展，经常会出现需要对已经建成并且投入使用的变电站进行扩建的情况，因而在对主接线进行设计的过程中，需要从长远考虑，保证在扩建的情况下，不管是一次设备还是二次设备都能够保证其改造量最小。

（三）经济性

为保障前两个主要原则，即主接线设计既需保证其安全可靠性、又需确保灵活方便，势必增加了主接线设计的成本与支出。当前节约资源成为主接线设计的一大趋势，因此应在保证以上两个原则的基础上降低成本支出。如减少电力系统设备的占地面积，并在此基础上降低电力设备的投资费用和维修费用。采用电气一次设计技术，有效减少电力系统在接线以及分阶段维护等方面所花费的费用，提高电力系统的运行效率，降低不必要的损耗。

二、电力系统一次设备设计

（一）中心配电室的负荷计算方法及无功功率补偿

在当前的电力系统设计中，计算负荷设计是一次电气设计的重要内容，在设计的过程中设计标准和依据通常都是按照计算负荷进行的，要想达到选择经济性、合理性要求，我们必须要保证设计的准确性，计算出科学的负荷力度。在目前的电气负荷计算来说，在设计的过程中分别采用系数法和二项系数法进行。无功功率补偿：功率是当今电气设计的主要手段，其在应用的过程中经常会因为电厂设备运行中出现过量电感、电流而导致设备性能的降低。针对这种情况，在目前的电厂设备设计中需要选用能够满足电厂未来运行要求的设备，通过充分发挥设备潜能来提高设备运行的稳定性、安全性和可靠性。如果在这个过程中自动设计方法无法达到预计工作标准，那么可以采用人工补偿方式来对其中存在的问题集中进行处理，通过采用低压集中补偿的方法来实现功率一致，从而达到最普遍、最健全的方法。

（二）电流互感器和电压互感器的配置

在进行电流互感器型号的选择过程中，需要根据产品的情况以及产品使用的环境条件为依据进行选择。对于6～20kV屋内配电装置，应当选择瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电装置，通常选择油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。如果各方面的条件允许，那么应该尽可能的选择树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35～110kV配电装置通常选择油浸式结构的电压互感器；220kV级以上的配电装置，如果容量和准确等级能够满足相关要求，通常需要选择电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。

（三）主变压器

主变压器是电力设备中重要组成部，主变压器的数量影响着电容量，一旦主变器数量不足，电容量也会随之较少，进而就会导致电力系统稳定性下降。根据我国相关的电力规章要求，电力企业在展开城市电力规划时，要能充分的考虑影响电力系统运行各种因素，尤其是负荷电量的性质。对于电力系统的改造，电力企业必须树立正确的创新观，为其配置科学的变压器，结合实际的输送电情况，安装数量合理的变压器，这样既能在规定的时间内进行变压，同时也能满足人们对于电量的需求。其次，电力企业要能保证两台以上变压器能够处于并联的状态运行，主变压器不仅要满足用电需求，同时还要考虑是否能对其它变压器产生影响。在整个电气一次性设计的过程中，主变压器起着关键的作用，电力企业必须加强重视度，并对主变压器进行深入分析。

（四）断路器的类型及参数选择

断路器可将正常或异常电路条件下的电流关合、承载以及开断等操作，主要作用是异步电动机的实时运行，对电力系统的供电线路和电动机进行保护。一般来说，根据灭弧断路器的性质可分为六氟化硫断路器、压缩空气断路器、真空断路器和油断路器四种类型。其中，六氟化硫断路器利用SF6气体作为灭弧介质和绝缘介质，SF6气体比空气重5.135倍，一个大气压时沸点为-60℃。在150℃以下时有良好的化学惰性，不与断路器中常用的金属、塑料及其他材料发生化学作用。在大功率电弧引起的高温下分解成各种不同成分时，电弧熄灭后的极短时间内又会重新合成。研究数据表明，SF6气体的灭弧能力比空气强100倍，因此其在作为灭弧介质时电压和电流方面的参数大大高于压缩空气断路器和油断路器。压缩空气断路器主要是利用高压空气吹动电弧并使其熄灭的原理进行工作，具备动作快、开断时间短、系列性强等特点，可满足电力系统所提出的较高额定参数和性能要求；真空断路器是指灭弧介质与绝缘介质都为高真空的断路器，一般是指3～35kV、50Hz三相交流系统中的户内配电装置，在配电网中应用较为广泛；油断路器是指灭弧介质为密封的绝缘油的断路器，主要用于切断和连接电源，可应用在各个电压等级的电路系统中。由于体积庞大、用油作为灭弧介质，增加了爆炸和火灾的危险性，且检修、维护工作量大，原材料消耗大经济成本高、安全性差，工程实际应用中一般不再选用油断路器。在电气一次设计的过程中，技术人员应根据实际情况选择断路器的类型和参数，使其在短路或开关等情况下发挥应有的作用。

（五）避雷器

电力系统在运行的过程中十分容易受到外界因素的影响，尤其是不可抗拒的因素，如自然灾害。电力系统在运行时一旦遇到雷电攻击不仅会故障，而且也会给人的生命造成伤害。因此，为了确保电力企业的工作人员能够安全的工作，电力企业应选择质量较好，符合电力系统型号的避雷器，在每一段母线上都需要安全避雷器，并按照相关的要求，对主要的位置进行避雷器的按照。其外，选择避雷器也较为主要，如果避雷器的型号不符，则很难达到良好的避雷效果，这不仅会浪费电力企业的资金，而且电力系统存在的安全隐患也会增加。避雷器的型号有很多，并且应用范围不同，在选择时一定要加强注意。