110kV变电站电气一次设计刍议
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【摘要】：随着社会经济的快速发展以及人民生活水平的不断提高, 再加之国家对城网以及农网建设和改造以及大型现代工业区的快速崛起，工厂用电迅速增长，高端精密机械设备越来越多，对电力系统的要求越来越高，对供电可靠性、电能质量和经济技术指标要求不断提高，因此，对供电系统设计，特别是变电站的设计有了更高的要求。
中图分类号：TM63文献标识码： A 文章编号：
1.变电站电气主接线设计
1.1变电站电气主接线的概念
变电站电气主接线是指由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定的顺序连接，用来汇集和分配电能的电路，也称为电气一次设备主接线图。
1.2 主接线的设计原则
主接线的基本要求：应满足可靠性、灵活性和经济性。
1.2.1 可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。
可靠性的具体要求：
(1)断路器检修时，不影响对系统和负荷的供电。
(2)线路、断路器或母线故障以及母线等设备检修时应尽量减少停运线路回数及停电时间，并要保证一级负荷及大部分二级负荷的供电。
(3)尽量避免全站停运、停电的可能性。
1.2.2 灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
(1)调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。
(2)检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电网的运行和对用户的供电。
(3)扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下， 投入变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。
1.2.3 经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，做到经济合理。
(1)投资省
a 主接线应力求简单清晰，以节省断路器、隔离开关、电压和电流互感器、避雷器等一次设备。
b 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。
c 要能有效限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。
d 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电站可采用简易电器。
(2)占地面积小
主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽量使占地面积减少。
(3)电能损失少
经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。
1.3 主接线的设计依据
在选择变电站电气主接线时应以下列各点作为设计依据：
(1)变电站在电力系统中的地位和作用。
(2)变电站的分期和最终建设规模。
(3)负荷大小和重要性
①对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。
②对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对大部分二级负荷的供电。
③对于三级负荷一般只需一个电源供电。
(4)系统备用容量大小。装有2台（组）及以上主变压器的变电站，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应保证该站70%的全部负荷，设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。
(5)系统专业对电气主接线提出的其它具体要求。
1.4110kV主接线的选择
以某变电站地处较偏僻的工业区，其工业区内还将规划建设一座110kV变电站为例，且附近没有220kV变电站电源，规划站需从本站获取110kV电源，为此选择本站主接线方式及总体出线。
根据《变电站设计技术规程》第22条：110－220kV 配电装置中，当出线数为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。
同时规程第24条规定：采用单母分段或双母线的110－220kV配电装置中除断路器允许停电检修外，一般设置旁路设施。
为明确选用哪种接线方式更为合理、可靠，现对两种方案作一比较：
双母接线 单母分段接线
可靠性 采用双母接线，可提高供电可靠性，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线及任一回路的母线隔离开关；一组母线故障后，能迅速恢复供电；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作；在检修出（进）线断路器时，线路需停电。 采用分母分段，对重要用户可以从不同分段上引接，当一段母线上发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，同时110KV备自投自动投切保证正常段母线不间断供电。
灵活性 灵活性较高，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一母线上。 灵活性高，以两段母线各带两回出线为例，可满足不同运行方式下的要求，投切灵活。
经济性 采用的设备也较多（特别是隔离开关），投资较多。 与双母接线相比，使用设备减少，占地面积减小，总投资方面大为减少
发展扩建适应性 向母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由分配，在施工中也不会造成原有回路停电。 任一段母线可以扩建，线路无需全面停电，站内不间断供电，扩建方便，适用于深入负荷中心区内变电站。
由于本站110kV电源来自附近Z1、Z2两座110kV变电站（电源站）形成环网结构，对本站的电源运行可靠性有足够保证。因此经过比较后，决定采用单母分段接线作为110kV侧的主接线，并且规划总体四回110kV出线，首期两回，终期完善，这样既达到手拉手效果，也可以满足该站扩建及附近110kV变电站规划建设需求。
2.主变压器选择
2.1 主变压器选型主要考虑原则
(1)确定相数，一般在330kV以下变电站均采用三相主变。
(2)确定绕组数，有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式，当能满足供电规划要求时，宜选用双绕组变压器。
(3)确定绕组接线组别，110kV以上绕组接线采用“YN”，35kV采用“Y”，10kV采用“D”。
(4)确定调压方式，主要有无激磁调压和有载调压，目前一般采用有载调压。
(5)选择合适的冷却方式，应根据主变容量、主变本体结构特点和外部运行环境不同确定。
2.2 根据以上原则，确定了某变电站的主变选型
由于某变电站位于工业区，深入负荷中心，远期规划负荷为9万千瓦，无35kV用户用电需求，主要为金属加工（冷轧钢）负荷，负荷变化较大，因此选定：本期主变2台，终期3台，容量5万千伏安，三相双绕组，有载调压，自然冷却方式。（即：SZ11-50000／110，110±8×1.25％／10.5kVUk＝16％；YN,d11）
3.110kV断路器选择
高压断路器是变电站主系统的重要设备之一，断路器的选择十分重要，选择时应满足以下基本要求：
3.1 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。
3.2 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。