断路器是变电站中用于切断和接通电路的重要设备,其选型要考虑额定电压、额定电流、开断能力、操作机构类型等因素。对于高压断路器,要根据变电站的电压等级和短路电流水平选择合适的类型,如六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器等。隔离开关主要用于隔离电源,检修安全,其选型要与断路器相匹配,满足额定电压、额定电流等要求。
互感器包括电流互感器和电压互感器,用于测量和保护回路,其精度和变比要根据测量和保护的要求进行选择。避雷器则用于保护电气设备免受雷击过电压和操作过电压的损害,选型时要考虑避雷器的额定电压、持续运行电压、通流容量等参数,确保其能够有效地限制过电压幅值。
配电装置的布置要根据电气主接线形式、设备选型以及场地条件等因素确定。常见的配电装置布置形式有户外敞开式、户内开关柜式以及气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)等。户外敞开式配电装置占地面积较大,但投资相对较低,适用于电压等级较高、场地开阔的变电站;户内开关柜式配电装置适用于电压等级较低、对环境要求较高的变电站,具有占地面积小、运行环境好等优点;GIS 则具有占地面积小、可靠性高、维护方便等特点,但投资较高,常用于城市中心或对空间要求较高的变电站。
从经济角度考虑,路径选择要尽量缩短线路长度,减少杆塔数量和导线材料消耗,降低线路建设成本和运行损耗。同时,要考虑线路的维护和检修便利性,选择交通便利的路径,便于后期的运维工作。
(二)杆塔设计
杆塔是输电线路的重要支撑结构,其设计要根据输电线路的电压等级、导线型号、气象条件、地形地貌以及线路档距等因素确定。杆塔类型主要分为自立式杆塔和拉线杆塔两大类。
自立式杆塔包括角钢塔、钢管塔等,具有结构稳定、承载能力强等特点,适用于各种地形和电压等级的输电线路,但造价相对较高。角钢塔是传统的杆塔形式,应用广泛;钢管塔则具有外观美观、风阻小等优点,在城市输电线路和一些对景观要求较高的地区得到越来越多的应用。
拉线杆塔包括拉线铁塔、拉线水泥杆等,其特点是利用拉线来平衡杆塔所受的张力,结构较为简单,造价较低,但占地面积较大,且对周边环境有一定的影响,主要适用于农村地区或地形较为平坦、档距较小的输电线路。
在杆塔设计中,要对杆塔的强度、刚度和稳定性进行详细计算与分析。根据不同的气象条件,如风速、覆冰厚度等,确定杆塔的设计荷载。同时,要考虑杆塔的基础设计,根据地质条件选择合适的基础形式,如灌注桩基础、扩展基础、岩石锚杆基础等,确保杆塔基础能够稳定承载杆塔的重量和外力作用,输电线路的安全运行。
导线与地线选择
导线是输电线路传输电能的主要部件,其选型直接影响输电线路的输送容量、电能损耗和投资成本。导线选择要考虑的因素包括导电性能、机械强度、耐热性能、耐腐蚀性能以及成本等。
常用的导线材料有铝绞线、钢芯铝绞线、铝合金绞线等。铝绞线具有良好的导电性能,但机械强度相对较低;钢芯铝绞线是在铝绞线中心加入钢芯,提高了导线的机械强度,广泛应用于各种电压等级的输电线路;铝合金绞线则具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,但导电性能略逊于铝绞线,适用于一些特殊环境下的输电线路,如沿海地区或污染较重的地区。
配电变压器是配电系统中的关键设备,其选型要根据负荷容量、负荷性质、供电电压以及节能要求等因素确定。与变电站变压器类似,要考虑变压器的容量裕度、损耗指标和绕组连接组别等。同时,要关注配电变压器的安装位置和运行环境,选择合适的防护等级和散热方式。
在配电自动化设计中,要根据配电系统的规模、复杂程度以及可靠性要求,确定配电自动化的功能配置和系统架构。例如,实现配电网的故障自动定位、隔离与恢复供电功能,电压无功自动控制功能,负荷管理功能等。同时,要考虑配电自动化系统与其他电力系统自动化系统的集成与数据共享,如与调度自动化系统、用电信息采集系统等的互联互通,提高电力系统的整体运行管理水平。