升压站设计综述
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科技
2024-12-16 11:21
辽宁
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升压站是电力系统中的关键设施，它将发电厂或其他电源产生的电能从较低电压等级提升到适合长距离传输的高压等级。![]()
升压站的选址对于项目的成功至关重要，因为它不仅影响建设成本，还关系到后续运营的安全性和效率。地理位置：应尽量靠近风机群或发电源，减少集电线路长度和线损。地形地貌：宜选择地势较高且平坦的地方，避免洪水风险，并减少场平工程量。交通便利性：便于运输大型设备如变压器等，同时方便日常运维人员进出。环境保护：远离居民区和其他敏感区域，遵守相关法律法规，保护环境。土地性质合规：优先使用荒地、劣地，不占或少占农用地，严禁占用基本农田保护区。地质稳定性：避开可能发生地质灾害的地段，确保基础稳固。电气一次部分是指直接参与电能生产和输送的主要设备及其连接方式，主要包括以下几个方面：主变压器：负责将低压侧（例如35kV）的电能升高至高压侧（如110kV）。根据负荷需求确定主变的数量、型号和容量；通常会考虑冗余配置，提高系统的可靠性。接线方式：常见的接线形式有单母线分段接线、双母线接线等，具体选择取决于系统的规模和技术要求。无功补偿装置：用于改善功率因数，降低损耗。采用固定式或动态调节式的电容器组、静止无功发生器(SVG)等设备。短路电流计算：通过对各个短路点进行计算，评估系统的安全性并指导保护设备的选择。主要电气设备选择：包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器等的选择与校验，确保满足技术条件和环境适应性。型号：SFFZ11-10000/110 或类似型号冷却方式：ONAN/ONAF (油浸自冷/强迫风冷)类型：KYN61-40.5型金属封闭铠装移开式交流高压开关柜类型：SVG (Static Var Generator)主变压器是升压站的核心设备之一，其选择和配置直接关系到整个系统的性能、可靠性和经济性。在进行主变压器的选择时，需遵循以下原则：满足最大输出功率和电压等级：确保所选变压器能够承载发电机组的最大输出功率，并适应电网的电压要求。考虑未来扩容的可能性：预留一定的裕度，以便应对未来增加的负荷需求。保证各种运行工况下的经济性和可靠性：评估变压器在整个生命周期内的成本效益比，同时保证其在不同工作条件下的稳定运行。型号：SFFZ11-10000/110 或类似型号冷却方式：ONAN/ONAF (油浸自冷/强迫风冷)中性点接地方式：直接接地或经消弧线圈接地，取决于系统保护策略![]()
配电装置及电气设备的选择必须考虑到技术条件、环境因素以及安全标准等多个方面。断路器：用于切断短路电流和其他异常情况下的电力流，应具备足够的开断能力和热稳定性。对于110kV侧，建议选用SF6气体绝缘断路器；而对于35kV侧，则考虑真空断路器。类型：SF6断路器（110kV）、真空断路器（35kV）隔离开关：主要用于检修时隔离电源，通常与断路器配合使用。需要选择具有高耐压水平的产品，并且操作机构应当灵活可靠。导线：根据最大持续工作电流来选定导线截面积，并考虑安装地点的具体环境条件（如温度、湿度等），确保长期稳定运行。互感器：包括电流互感器和电压互感器，用以测量和监控电路中的电流和电压值。它们应该与被测对象匹配良好，并且有足够的精度。避雷器：为防止雷击造成的损害，应在进出线处安装避雷器，特别是对于暴露在外的部分。推荐使用金属氧化物避雷器（MOA），因为它们具有更好的非线性伏安特性。短路电流计算是为了确保所有电气设备能够在故障条件下安全地承受瞬态应力，从而避免损坏。计算过程主要包括绘制供配电系统的等效电路图、计算每个元件的相对电抗值、求解总的相对电抗值以及最终得到短路点的短路电流。绘制等效电路图：将升压站内的所有电气元件简化成一个或多个阻抗单元，形成一个简化的网络模型。计算各元件电抗：基于制造商提供的数据或者经验值，确定每一段线路、变压器及其他重要组件的电抗值。求解总电抗：汇总所有相关路径上的电抗贡献，得出从电源到潜在短路点之间的总电抗。计算短路电流：利用公式Isc=3UkXtotalSb，其中Sb为基础视在功率（例如100MVA），Uk为短路点所在母线的额定线电压，而Xtotal则是前述步骤中计算出的总电抗。完成短路电流计算后，接下来是对各个电气设备进行校验，以验证它们是否能承受预期的短路电流带来的机械力和热量影响：动稳定校验：检查设备能否承受短路瞬间产生的巨大电磁力而不发生变形或破坏。这通常涉及到对比设备铭牌上的允许峰值耐受电流与计算所得的短路冲击电流。热稳定校验：评估设备在短时间内通过大量电流时是否会过热，进而导致绝缘材料老化或其他永久性损伤。此过程需要考虑时间常数τ以及容许温升Δθmax等因素。方法：应用公式t=RT2⋅ΔθmaxΔθ，其中T代表短路电流的有效值，R为电阻，Δθ是温度变化量，而Δθmax则指设备允许的最大温升。![]()
升压站的电气二次部分负责对一次系统进行测量、保护、监控和控制，确保电力系统的安全稳定运行。测量仪表配置：提供准确的数据监测，帮助操作员了解系统状态。继电保护配置：设置各种类型的继电器来实现对电路的自动保护，防止故障扩大化。所用电设计：为升压站内部的照明、加热等辅助设施供电，通常设有独立的小型变压器。防雷保护：安装避雷针、避雷器等设施，保障升压站在雷击情况下的安全运行。包括但不限于电压表、电流表、功率表等，按照实际需求布置于不同位置。包含差动保护、过流保护等多种保护机制，确保在异常情况下迅速响应。容量：依据升压站内所有辅助负载总和而定，一般为几十至几百千伏安之间。避雷针高度需超过建筑物顶部至少2米；避雷器选用符合国家标准的产品，安装于进出线处及其他必要位置。测量仪表用于实时监测升压站内各关键点的电气参数，如电压、电流、功率等，为操作人员提供准确的数据支持。常见的测量仪表包括但不限于：量程：根据实际工作电压范围设定，例如对于110kV母线，量程可设为0~120kV电流表：连接至电流互感器（CT），用来测量线路中的电流大小。量程：依据CT变比选择合适量程，比如针对额定电流为1600A的情况，选择0~2000A的量程功率表：用于显示输入/输出端口的有功功率和无功功率。功能：除了基本的功率测量外，还能计算效率、功率因数等指标此外，还应配备温度传感器、湿度传感器等环境监测设备，确保升压站在适宜的工作条件下运行。继电保护是保障电力系统正常运作的重要手段之一，它能够在发生故障时迅速作出反应，防止事故扩大化。典型的继电保护配置如下：差动保护：适用于主变压器，通过比较两侧电流差异来检测内部短路故障。过流保护：当线路中出现超出设定值的大电流时启动保护机制。零序电流保护：专门应对接地故障，特别是对于中性点非有效接地系统尤为重要。动作阈值：根据系统特点调整，确保只在真正发生接地故障时动作距离保护：利用阻抗原理实现远距离线路保护，常用于高压输电线路上。段数：一般分为I、II、III段，分别覆盖不同的保护区段为了提高保护系统的可靠性和智能化水平，现代升压站广泛采用微机型综合自动化平台，集成多种保护功能，并具备远程通信接口，便于集中管理和维护。![]()
所用电是指升压站自身消耗的电力，主要用于照明、加热、冷却以及其他辅助设施。一个合理的所用电设计方案应当考虑以下几个方面：电源来源：可以从主电网引入一路独立电源作为所用电供应，或者设置小型柴油发电机作为备用电源。容量：根据所有辅助负载总和而定，一般为几十至几百千伏安之间配电方式：采用单母线分段接线形式，每段母线带一部分负载，同时设有联络开关以便于检修期间灵活切换供电路径。断路器：选用适合低压侧使用的断路器，如塑壳断路器或微型断路器电缆选型：根据最大持续工作电流选择合适的电缆截面积，考虑到敷设环境因素的影响不间断电源（UPS）：为重要控制系统提供持续稳定的交流电源，即使在主电源中断的情况下也能保证关键设备继续运行一段时间。容量：根据实际需求定制，通常能够维持至少15分钟以上的连续供电有效的防雷保护对于保护升压站免受雷击损害至关重要。以下是几种常见的防雷保护措施及其参数：避雷针：安装在建筑物顶部或其他高处，用以吸引雷电并将其安全导入大地。金属氧化物避雷器（MOA）：安装在进出线处及其他必要位置，限制过电压幅值，保护电气设备免遭雷电冲击波的危害。冲击放电电压：符合IEC标准，确保在雷电侵入波作用下快速响应电涌保护器（SPD）：安装在低压配电线路和信号线上，用于吸收瞬态过电压能量，保护电子设备免受电磁干扰。接地网：构建统一且完善的接地网络，将所有电气设备的接地端子连接起来，降低整个系统的接地电阻，减少雷击时产生的地电位差。埋深：通常要求顶部埋深不小于0.8米，以保证长期稳定性 ![]()
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