110kV智能变电站“新技术、新设备、新材料”

 一、基建新技术的应用

1.1、无人值守变电站顺序控制技术

(1)采用面向对象、基于操作票的顺序控制技术，除典型操作票外，还可按需生成组合票，并进行模拟验证，完成各类组合顺序控制。

(2)对IEC 61870-5-104国际远动通信规约的功能扩充，存票和判别在变电站侧自动完成，集控中心通过操作票选择、传送、验证、确认、执行、反馈等流程实现远方顺序控制，无需人工干预。

(3)建立继电保护功能模型，实现保护运行状态实时显示、控制和管理，将保护测控等二次系统纳入顺序操作范围，建立一、二次设备对象间的动态拓扑，实现全面顺序控制。

1.2、智能终端、合并单元一体化装置

目前硬件水平也完全能够支持智能终端、合并单元的整合。智能终端、合并单元一体化装置可以同时采集合并LPCT、电子式互感器(光纤通讯接口)的原始采样数据，发送符合IEC61850-9-1/ IEC61850-9-2 的采样值信息给间隔层装置。

本装置具有开关量及其他一次设备在线监测量的采集和传输功能，响应间隔层装置的GOOSE跳合闸等命令。装置可提供直流量采集、大量开入量采集和开出执行，通过逻辑组合可灵活实现非电量直接跳闸、分接头调档、刀闸控制、五防控制、隔离断路器在线监测等组合功能。

1.3、变电站用交直流一体化电源系统

将站用交流电源、直流电源，交流不间断电源(逆变电源)和通信电源进行系统集成创新，以先进的高频开关电源变换技术，微电子技术，通信技术为联接纽带，进行统一设计开发，建立统一监控信息平台，实现所有站用电源高度集成化、网络化、智能化。该系统以直流系统为核心，取消了通信蓄电池组和UPS蓄电池组，共享直流电源的蓄电池组。系统采用总监控装置，通过以太网通信接口，采用IEC61850规约与变电站后台设备连接，实现对一体电源系统的远程监控维护管理。该系统能实现电源系统安全化、网络智能化，解决了站用电源分散设计存在的问题，是智能变电站对站用电源进行网络化管理并实现系统全参数在线检测功能的最佳解决方案。

1.4、变电站智能辅助控制系统

全站配置一套智能辅助控制系统实现视频安全监视、火灾报警、消防、通风和环境监测等系统的智能联动控制。

智能辅助控制系统包括图像监视及安全警卫子系统、火灾自动报警及消防子系统、环境监测子系统等。

智能辅助控制系统不配置独立后台系统，利用状态监测及智能辅助控制系统后台主机实现智能辅助控制系统的数据分类存储分析、智能联动功能。

智能辅助控制系统包括状态监测及智能辅助控制系统后台主机1台(列入状态监测系统后台)、图像监视和安全警卫子系统1套、电子围栏子系统1套、火灾自动报警及消防子系统1套、采暖通风控制及消防联动设备1套、环境监测设备1套等。

为保证变电站安全运行，便于运行维护管理，在变电站内设置一套图像监视及安全警卫子系统。其功能按满足安全防范要求配置，不考虑对设备运行状态进行监视。

图像监视及安全警卫子系统设备包括视频服务器、多画面分割器、录像设备、摄像机、编码器及沿变电站围墙四周设置的电子栅栏等。其中，视频服务器等后台设备按全站最终规模配置，并留有远方监视的接口;就地摄像头按本期建设规模配置。

1.5、故障录波及网络记录分析一体化装置

全站统一配置1套故障录波和网络记录分析一体化装置，由网络记录单元、暂态录波单元、故障录波及网络分析主机构成。装置记录所有过程层GOOSE、SV网络报文、站控层MMS报文，具备暂态录波分析功能与网络报文记录分析功能，分析结果上传至站控层主机兼操作员站。

按电压等级和网络配置网络记录单元、暂态录波单元，主变单独配置网络记录单元，暂态录波单元，同时接入主变各测录波量，实现有故障启动量时主变各侧同步录波。故障录波及网络记录分析装置对SV网络、GOOSE网络、MMS网络的接口，采用相互独立的数据接口控制器。

1.6、隔离断路器在线监测系统

一次设备采用隔离断路器(DCB)，全站设置一套一次设备在线监测系统，采用分层分布式结构，由传感器、状态监测IED、后台系统构成。监测范围包括隔离式断路器的SF6气体密度、分合闸先去电流波形、行程曲线、储能状态灯等。每台隔离断路器(DCB)配置1台状态监测IED，隔离断路器(DCB)监测IED安装于间隔智能组件柜内。

隔离断路器在线监测示意图

1.7、新型低损耗站用变

按照《35kV～220kV无人值班变电站设计技术规程》要求，110kV变电站宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同，可互为备用，分列运行的站用变压器。每台站用变压器按全站计算负荷选择。工作变压器长期处在低负荷运行状态，采用损耗更低、节能效果更好的非晶合金铁芯变压器作为站用变压器，对变电站节能降耗具有重要意义。非晶合金铁芯变压器是采用非晶合金材料代替传统的硅钢片制作压器铁芯，运行中引起的铁芯空载电流和空载损耗都较小。 其空载损耗比用硅钢片铁芯的变压器可下降 70%以上，空载电流下降约 80%，是目前节能效果较为理想的站用变压器。

1.8、变截面电缆沟

电缆沟是变电站的基础设施，是各配电装置和主控制楼之间的联接纽带。常规电缆沟在直线段内的截面往往是一样大的，同一沟道内配置同样层数和规格的电缆支架。但由于电缆沟末端电缆数量比较少，势必造成电缆沟两端存在大量空闲支架。沟道还会因为排水的需要形成坡面，造成空间的浪费和施工不便。针对这种情况，结合国网基建新技术的应用成果，本工程采用改变电缆沟截面尺寸，在电容器回路电缆沟保持沟宽不变的情况下，根据局部电缆的数量动态调整电缆沟沟深，达到“量体裁衣”的效果。

1.9、新型阻火膨胀模块

新型膨胀阻火模块采用无机膨胀材料和少量高效胶联材料模压固化而成，综合了传统有机防火堵料、无机防火堵料和阻火包的优点，具有优良的防火性能，耐火时间长、发烟量低，能有效阻止火灾蔓延与烟气的传播。

1.10、复合材料电缆支架

电缆支架采用复合材料支架，利用复合材料抗腐蚀的特点，解决钢制电缆支架易腐蚀问题，消除影响变电站安全运行的隐患。用作电缆支架的复合材料通过耐高低温试验、耐酸碱盐腐蚀度试验、荷载试验、荧光紫外线/冷凝试验及人工气候(氙灯)曝露试验、阻燃试验及绝缘性试验，各项技术参数符合工程设计的要求。

1.11、 降噪金具

为降低变电站的噪声，我院进行了本站降噪金具的设计，具体措施如下:

(1)减小双导线本体外侧间隙;加大双导线本体外侧过渡圆角;采用铰链结构;深埋紧固件。

(2)加大导线过渡圆角尺寸;螺栓尾部不凸出线夹外表面,使完全处于线夹屏蔽范围之内;在加工时T型线夹外表面做抛光处理,去除毛刺等引起电晕危险点;加长压接部分拔梢长度,避免压接后导线铝股松弛(起灯笼)起电晕。

(3) 适当加大设备均压环、屏蔽环环体尺寸;

(4) 加大管母线金具过渡曲率半径;在加工时,外表面需做抛光处理，提高表面质量;采用节距较小、截面相对较大纯铝线伸缩过流;将伸缩过流纯铝线成扇形布置,使其形成一个防晕罩来保护金具其他零部件,避免放电起晕。

(5)加大封端球球体直径;球体用铝板折弯成型;在加工时,外表面需做抛光处理,来提高表面质量。加大设备配套防晕装置环体尺寸;和金具配套加工，使其完全罩住金具而使金具不产生电晕。

二、电气部分

2.1、智能一次设备

智能一次设备对设备的智能化水平提出了较高要求，模糊了传统意义上一次设备和二次设备的界线，一次设备的智能化需要一次、二次设备的融合和一体化设计。

2.1.1、智能变压器实现

智能变压器设备的在线监测内容如下：油温。本方案取消智能汇控柜箱，设置智能组件柜置于变压器本体之上，各装置与智能组件柜之间连接在主变出厂前由厂家完成，智能组件柜内对具备智能终端、非电量保护等智能组件定的综合处理功能，整合后置于智能组件柜之中，各装置与智能组件柜采用电缆连接在出厂前由厂家完成。

2.1.2、隔离开关断路器的应用

随着断路器技术的提高，维修周期和使用寿命变长，设计时可只考虑架空线、变压器、电抗器等的维护。采用集成式的隔离断路器，将隔离功能集成到断路器中，可以大大简化系统的设计和接线方式、优化检修策略，减少设备用量、减小变电站占地面积以及节约成本。

110kV配电装置设备采用隔离断路器，并将电子式电流电压互感器的套管代替水平型隔离开关的静侧绝缘子安装在开关底座上;这样做完全省去了隔离开关、互感器占位，设备融合共享，节省设备造价。同时新的设备安装、测试周期短，可极大地减少变电站的建设周期。

隔离断路器外形示意图