110kV变电站一次设计问题的几点建议

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【摘要】变电站的设计已成为社会建设和城市建设的重要部分，我们需要对变电站进行很好的设计，来适应人们生产和生活的需要，并且为企业创造社会经济效益，这是我们目前的一项主要任务。接下来本文将针对110kv变电站的一次设计问题提出几点建议，希望对于以后变电站的进步和完善有所帮助。

【关键词】110kV电站；一次设计；变压器；断路器；直流系统

1.变电站的重要性

电力系统的电压转换和分配工作都是借助变电站实现的，变电站是连接各个电网的枢纽，把不同级别的电网有机地联系在一起，对电能进行有计划、有步骤、有目的的控制和分流，它的安全性和稳定性直接影响到了整个电网系统的安全。

变电站在供电系统中的重要意义是实现高低压的转换工作，有的变电站将发电厂发出的电压进行一定的升压，降低电能在传输过程中的不必要的损耗；有的变电站将高压转换成低压，再传送给电力用户。

在变电站系统中，变压器又是最为关键的设备。除此之外，断路器、互感器、母线、防雷装置以及二次系统也是变电站系统的重要组成部分。110kV变电站主要是供给用户的，数量庞大，分布很广。我们在设计110kV变电站的时候，要立足以上特点，全面考虑，综合分析实用性、灵活性和可靠性，有效地控制建设所需的成本，灵活应对电力系统出现的各种故障，向用户提供安全、可靠的电能。

设计人员应当贯彻国家有关工程建设的各项方针政策和规程规范；从全局利益出发，正确处理好安全与经济、基建与生产运行、近期需要与长远发展等方面的关系；从实际出发，结合国情，采用中等适用水平的建设标准；积极慎重的采用新技术、新设备、新材料、新结构。与时俱进、开拓创新，全方位、多角度、多层次地进行科学、合理的设计

2.主接线设计与主变压器的选择

2.1 电气主接线设计

目前主接线的设计一般比较复杂，这种复杂的主接线虽然可以保证供电的可靠性，但是其复杂的接线方式以及繁琐的运行操作等缺点也比较突出，同时这种主接线一旦发生故障将很难检测，维护成为一个难题，并且其占地面积大、耗资多，所以针对以上问题，我们需要在保证供电可靠的前提下，尽力简化主接线。我们可以根据负荷的性质、电气设备的特点和变压器负载率等因素进行综合考虑来确定变电站的主接线方式。

通常变电站高压侧多不用或少用断路器的接线；最简单的主接线方式是线路—变压器组接线，高压配电装置只需要设置2个设备单元，具有接线简单清晰的优点，发生一条送电线路发生故障时，在低压侧作转移负荷操作，仍能保证正常的用电，系统接线清晰，容易检测和维修，节省人力物力和时间。同时这种主接线的方式占地面积比较小，从而缩小了变压站的占地面积，既实用又经济。

2.2 正确选择主变压器

主变压器的选择要对变电站进行实地考察，根据变电站的实际情况选择适宜的变压器以及合理安排变压器的安装数量。变电站变压器的安装数量是依据主变电站的总容量、变电站的占地面积大小、对变压器建设的投资和配电装置的投资多少以及变压器制造容量的限制、短路时的电流大小等指标来进行确定的。

例如当变电站的用电量在某个季节或某段时间与其他时间段有很大差别，或者一级或二级负荷很多时，建议安装两台以上数目的变压器；如果变电站从中、低压侧电力网就能获得足够量的备用电源则安装一台主变压器足矣。

大多数情况下城市电力网110kV变电站安装两台甚至两台以上的变压器，这样的目的是保证一台变压器发生故障时其他变压器还能够担负起70%的负荷，在一定时间内保证一、二级的正常运作。

同时我们都知道，各个变电站节点的电压随着系统负荷的变化而不断变化。普通的变压器如果安装在电压偏移大或者是电力潮流变化大的变电站时，可能会发生电压不稳，影响用户的用电质量，所以可以采用有载调压变压器。

如果需要对110kV变电站主变压器35kV侧、10kV侧母线的短路电流时进行限制时，则多采用高阻抗变压器。但是此变压器会增加主变压器额空载损耗及负载损耗，所以为减少能源浪费，如果能将各电压侧短路水平限制在规定值，则建议避免使用阻抗较高的变压器，以节约能源。

3.高压配电装置的布置方式以及结构抗震设计

3.1 配电装置的布置方式

110kV变电站采取的布置形式主要包括屋外和屋内两种布置。屋外布置分为高型布置、中型布置以及半高型布置，这三者布置形式各有其特点和优缺点，其中高型布置是主要是对母线进行隔离，上下重叠布置线路的开关，这种形式占地面积较小，但是具体操作比较困难，检修工作难度系数大，并且抗震性能也比较薄弱；中型布置的占地面积较大，成本相对其他比较低，抗震性能好，但是工作人员的维修强度和难度比较小；半高型布置不太适用于回路较少的变电站，但是其可以在一定程度上将配电装置的距离缩短，使布线的面积增大。

3.2 抗震结构设计

好的变电站需要具有一定的抗震功能。近些年来由于地质灾害发生较多，所以更应该注意变电站的抗震结构设计。如果变电站的建筑物的承重负荷较大，则不适宜采用浅埋基础，因其不能达到对强度和变形的要求。经过实践发现，采用12m长500PHC管桩作为基础，可以很好地防止建筑物沉降，从而减少对电力设备运行带来的不利，延长设备的使用寿命，减少更换和维修频率，从而节省资金。

4.断路器的选择

选择断路器要考虑多方面的因素和指标，这是l10kV变电站一次设计的重要环节。选择断路器时最重要的标准是绝缘性能要好，因为当线路发生跳闸等突发状况时，断路器可以保证其绝缘，从而为检修人员提供足够的时间；同时断路器还应该是良好的导体，以保证电流较大时不会发生线路故障，如果发生电流短路，要有良好的动稳定性和热稳定性，避免发生火灾等危险；断路器的机械寿命和电气寿命应该尽量选取较长者；体积和重量较小、结构简单的断路器的安装方法较为简单，并且有利于检测和维护，根据以上这些因素和变电站的具体要求选择适合的断路器。经过我们的实践和数据调查统计，我们认为LW30—126断路器能够很好的满足这些要求，建议推广使用。

5.消弧和过电保护装置的设计以及照明设置的设计

5.1 消弧和过电保护装置的设计

消弧和过电保护装置是一种在新兴技术产业下发展出的产品，它的主要作用是抵抗中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来的危害，从而保证10kV、35kV系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害。将此装置加入到中性点不接地系统中后，当系统发生单相弧光接地时，装置可以在半分钟之内启动，将立即熄灭掉故障点的电弧，同时对弧光接地过电压起一定的限制；该装置运行以后，可以将电容电流连续通过的上限提高到200A以上，这样可以允许用户有一定的时间和条件快速完成负荷转移，然后再进行故障检查和维修。消弧和过电保护装置还可以将相与相之间发生的各种过电压限制在3.5倍以下，该装置的外观为封闭的开关柜，其表面为金属，将其功能总结如下：（1）弧光接地过电压保护功能；（2）装置本体故障保护功能；（3）谐振过电压保护功能；（4）故障信息上传等功能。

5.2 照明设置的设计

在屋外布置投光灯作为照明设施，以便于巡视时观察；而屋内的设备室内多采用荧光灯、白炽灯的混合布置为照明设施。20kV的开关室通常选择荧光灯。

事故照明都采用应急灯或者白炽灯，因为其标志比较明显，易于发现，通常各个室内均需要设置事故照明，例如电容器室、二次设备室以及20kV开关室，事故照明的白炽灯电源来自于直流屏。对变电站的照明设施进行设计时要考虑周全，正常运行情况下所需照度要和安装以及发生故障检修所需要的照度分开设置，并且还要符合工业监视的标准和要求，尽量选择寿命长的节能灯设备。

6.直流系统的设计

为了给变电站内的内一、二次设备、自动化系统以及通信供电，需要在变电站按双充双馈的配置方式设立一套直流系统。此直流系统一般采用220V电压，选用的蓄电池组的电流为200Ah，将这些蓄电池分两组，发生故障按停电2小时计算。

直流系统的设计采用单母线分段接线，在各个分段设立开关，每段母线都有自己的一组蓄电池组以及一套充电装置，专门设置蓄电池室来存放蓄电池，选择的蓄电池为阀控式密封铅酸电池；而充电装置则按N+1原则进行模块配置，用4块20A的模块组成一个充电机，多选择采用高频开关的电源。

每套系统采取的供电方式都是混合型的，并且都设一套微机控制的蓄电池容量检测仪和绝缘监测装置。不同电压的供电方式不同，例如：110kV的供电方式采用的为放射型，每一间隔的电源多从从直流馈线屏获取，其方式为双回路方式；10kV的部分将按具体的情况对每一段母线进行双回路配置。

7.结语

随着电力系统的发展和人们对用电越来越多的需求，110kV变电站在我们当下的日常生活和工业企业生产中重要地位是显而易见的，而对于110kV变电站的一次设计应该遵循具体问题具体分析的原则，对变电站的设备特点、周边环境、在电力系统中的主要应用途径、所载负荷的大小、变电站的容量规划要求以及它在电力系统中的地位和重要性等因素进行综合考虑，选择适合的电气主接线、变压器、装置布置方式、断路器以及消弧和过电保护装置，在满足用户的用电需求，保证供电的可靠性的前提下，灵活选择和尽量优化设计方案，认真选择设计手段。本文以上几点建议希望对完善110kV变电站的一次设计提供一点帮助，相信未来的变电站设计一定会越来越完善。

参考文献

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[2]刘士品，张雷.浅析备自投装置在110kV变电站设计中的应用[J].中国电子商务，2012，1.