论述110kV变电站的电气一次设计
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摘要:本文介绍了110kv变电站的现状及其改造设计的必要性，并对改造设计规模、更换设备的选型以及改造设计后变电站的布置、照明、接地等电气一次内容进行了深入分析。
关键词:110kV变电站;电气设备;一次设备;设计
1主要设计原则
遵循国家及行业部门的有关规程规范，以科学求实，因地制宜，加快工程建设，降低工程造价，提高经济效益为宗旨进行设计。
(1)本次改造设计，在满足最新负荷供电需求的基础上，尽量维持原建变电站的总体布置形式和接线形式，在不增大变电站占地面积的前提下，优化变电站的站容站貌和站内交通，以方便工作人员的运行监视和维护工作。
(2)变电站改造设计工程的设计应符合“无人值班”站的要求。
(3)变电站的改造设计需分阶段进行:第一阶段，改造设计敷设2号主变压器35kV侧高压电缆;第一阶段，在脱空10kV侧负荷后进行10kV高压开关柜室，以及控制室的土建改造设计工作和相应电气设备的安装工作;第二阶段，进行控制室设备和其他一次设备的改造设计工作;第四阶段，在原控制室的基础上进行通信载波机室和并联电容器室的土建改造设计工作和相应电气设备的安装工作。
(4)本工程处于地震烈度VI度区，土建结构按VII度设防。
3改造设计规模和设计范围
3. 1改造设计规模和目的
该变电站的改造设计规模如下:
(1)主变压器。1号主变压器被等容量更换为31. 5MVA三绕组有载调压电力变压器。变压器中性点接线方式重新设计(110kV中性点需设放电问隙)。
(2) 110kV设备。110kV侧断路器全部更换为S F6断路器，更换110kV侧部分电压互感器、电流互感器和避雷器。
(3) 35kV配电装置。由于目前2号主变压器的35kV母线跨越控制室和配电室，为配合主控制室、I0kV配电室及通信载波机室的土建施工，因此需要将2号主变压器的35kV侧采用高压电力电缆引出，并相应建设该回电缆的敷设通道。
(4)10kV配电装置。10kV侧接线改为单母线分段带旁路接线，共16回出线，盘柜双列布置，采用XGN2一10型开关柜，内装ZN65A和ZN12型真空断路器。
新增成套型并联电容补偿装置两组，容量为每组4000kvar，原有一组电容器拆除。
原l 0kV开关柜室拆除后就地重建。成套并联电容器布置在并联电容器室内。
(5)一次设备控制室。35kV保护全部更换为微机型保护装置;10kV开关采用微机保护，就地布置;并联电容器补偿装置采用微机保护;更换微机五防装置一套;原直流装置不更换，但需要校核蓄电池容量;更换电镀表屏一面，利用原有电能表，将所有电能表接入现有负荷电量管理系统;对新增回路安装全电了电度表，并接入负荷电量管理系统。将控制室搬至新建的10kV开关柜室楼上。
(6)载波通信机室和并联电容器室。利用原主控室和体息室的场地新建通信载波机室和并联电容补偿装置室。
5短路电流计算及设备选择
5.1短路电流计算
根据我市供电局提供的目前系统归算到本站110kV母线上的阻抗值和各侧短路电流的计算结果，并考虑为系统将来预留一定的发展裕度，经计算校核提出本站各侧的短路电流值(见表1)。基准容量为100MVA。短路电流计算简图见图1。
图1短路电流计算简图
表1短路电流计算结果
5.2改造设计设备选择
本工程电力设备经校验完全满足运行、检修、短路和过电压的要求。
(1) 1号主变压器。为了降低电能损耗和年运行费用，选用低损的铜芯二相双绕组有载调压油浸式变压器。技术参数如下:
型号S FS Z8一31500/ 110
电压变比110±8 X1.25%／38.5±2×2.5%／10.5KV
接线组别YN,yn0,d11
容量比100／100／100
阻抗电压
高一中10.5%
中书氏17%
高书氏6.5%
冷却方式 ONAF
油重 15.6t
外形尺寸 7370mm×4330mm×5190mm
(长×宽×高)
(2) 110kV断路器。选用先进、可靠、检修周期长的S F6断路器。技术参数如下:
型号 待定
额定电压110kV
最高电压126kV
额定电流1000A
额定开断电流 20kA
额定短时耐受电流(3s ,rms)20kA
额定峰值耐受电流 62. SkA
（3）110kV电流互感器。选用常规户外油浸式全密封电流互感器LCWB6型。主要技术参数如下:
型号LCWB6一110W2
额定电压110kV
变比2 X300/ 5A
额定短时耐受电流(is ,rms) 31. 5kA
额定峰值耐受电流80kA
日前，电力市场上还有一种干式高压电流互感器。这种电流互感器是由干式高压套竹和贯穿式电流互感器组合而成，具有无油、无瓷、体积小、重量轻、防火、防爆、污闪电压高、维护工作量小等优点。这种电流互感器避免了常规户外油浸式全密封电流互感器具有的易漏油、维护工作量大目有爆炸危险等缺点，能满足本站的技术要求。其技术参数如下:
型号 LGW一110
额定电压 1 I0kV
最高工作电压 126kV
变比 2 X300/5A
额定短时耐受电流(is ,rms)31. 5kA
额定峰值耐受电流 80kA
(4) 110kV电压互感器。选用常规户外油浸式全密封电压互感器JCC6型。主要技术参数如下:
型号JCC6-110W2
额定电压110KV
变比KV
(5) 35kV高压电力电缆及附件。由于电缆采用户外电缆架敷设，因此选用单芯交联聚乙烯绝缘钢带恺装聚氯乙烯护套电力电缆。技术参数如下:
型号YJ V 22一400
芯数单芯
额定电压26/ 35kV
额定电流870A
(水平布置，相邻间距等于电缆外径)
(6) l0kV高压开关柜。选用安全可靠的XGN2一10型箱型固定式金属封闭开关柜。主要技术参数如下:
型号XGN2一10
额定电压12kV
额定电流2000A
额定短时耐受电流(4s , rms)20kA
额定峰值耐受电流 50kA
外壳防护等级 IP2X
柜内进线回路装设ZN12一10型真空断路器，出线回路装设ZN65A一12型真空断路器。主要技术参数如下:
型号ZN65A一12ZN12一10
最高工作电压12kV 12kV
额定电流1 250A 3 150A
额定开断电流31.5kA 40kA
额定短时耐受电流31.5kA 40kA
(4s ,rms)
额定峰值耐受电流 80KA100kA
额定关合电流 80kA 100kA
(7)并联电容补偿装置。选用集合式高压并联电容补偿装置。该装置型号为TBB一4000/4000ACW，采用在中性点侧串联电抗器的Y型接线方式。此种接线方式具有接线简单、布置方便清晰的优点，而目针对电容器内部故障的继电保护可采用的方式较多，对串联电抗器的动热稳定要求和对避宙器的通流容量要求均较低。
（8)主变压器中性点设备。改造设计后的主变压器110kV中性点装设有放电间隙、单极隔离开关和氧化锌避宙器，可以满足对主变压器中性点接地或不接地的运行要求。 由于本站35kV出线总长仅69km ,经估算电容电流仅约8A，因此主变压器35kV中性点不需装设消弧线圈。
6变电站布置
6. 135kV高压电缆敷设方式
2号主变压器35kV出线电缆的改造设计是整个改造设计工程的第一步。该回电缆可能的敷设方式有二种:第一种为新建电缆沟敷设;第一种为采用电缆桥架在主变压器场架空敷设;第二种为采用电缆桥架沿控制室边坡敷设。若采用第一种方式，必然会与站内现有的电缆沟和排水沟交义，不利于施工和敷设。若采用第一种方式，需要新建桥架柱，施工量大，目必然与站内I0kV母线交义。若采用第二种方式，不需要土建施工，工程量小，经济性好。因此，推荐2号主变压器35kV侧高压电力电缆采用电缆桥架明敷的方式敷设在主变压器场和I0kV开关室之间的台地边坡上，电缆上方加装保护设施，防止控
制楼的施工威胁电缆外绝缘。
6. 2主控制楼布置方式
主控制楼底层为I0kV开关柜室、通信载波机室和并联电容补偿装置室，第一层为控制室、蓄电池室和其他一些辅助房问。根据改造设计步骤，在脱空l0kV侧负荷后先对现有的l0kV高压开关柜室改造设计，然后再将控制室设备迁至新建的控制室，最后再建设通信载波机室和并联电容补偿装置室及楼上的辅建筑物。由于l 0kV开关柜室侧的改造设计不能影响控制室的运行，因此对I0kV开关柜室侧建筑物的改造设计只能在现有的l0kV开关柜室基础上进行。方案一:开关柜为双列布置，以尽量减小房问的长度，但是设备布置较复杂，需采用3回母线桥联络两列开关柜。因受场地的限制，推荐方案一为最终方案。
6. 31号主变压器布置
因改造设计后的1号主变压器的外形尺寸为7 370mm X4 330mm XS 190mm长X宽X高)，而现有的主变储油池尺寸仅有6 800mm X6 200mm，故需要对1号主变储油池进行扩建。另外，还需在两台主变压器之问增设主变事故油池和油水分离装置。
7过电压保护及接地
7. 1过电压保护
为防止l0kV侧隔离开关断开后，主变高压绕组对主变低压绕组的静电感应和电磁感应过电压损坏主变低压绕组，在主变低压侧装设一组氧化锌避宙器。主变110kV中性点除装设氧化锌型避宙器外，还装有放电问隙。 为防止电气设备遭受直击宙，站内采用避宙针保打为避开新建的主控制楼，2号避宙针异地重建，并与接地装置可靠连接。
7. 2接地
在新建的主控制楼地下0. 8m处采用一50mmX6mm镀锌扁钢敷设一闭合接地网作为控制楼主接地网。另外，在各层楼板上利用楼板钢筋和镀锌扁钢敷设均压网，有效降低接触电势和跨步电势，保护工作人员的人身安全。改造设计后的控制楼的接地网和开关站的接地网有效地连接成一个整体。改造设计后，全站的工频接地电阻值不应大于0. 5Ω。避雷器接地引下线均设置垂直接地体。控制楼、配电装置的现浇楼板、柱筋与地网可靠连接接地。所有电气设备与地网连接点均作明显标志。
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