试析110kV变电站的电气设计

试析110kV变电站的电气设计

李志

李志

（中国化学赛鼎宁波工程有限公司浙江省宁波市315040）

摘要：电力系统接线一个重要的组成部分就是变电所的电气主接线。对电力系统的安全性和灵活，稳定以及经济运行，还有变电所电气设备的选择都是需要主接线来确定的。110kV变电站作为电力系统中的重要组成部分，同时110kV变电站是众多变电站中最为常见的一种，而人们生活水平与质量的提高使其对供电质量也提出了更高的要求。

关键词：110kV；变电站；电气设计

一、110kV变电站的特点

1.1通信标准化

IEC61850标准是一项新的网络通信体系，它对自动化变电站系统的国际通信标准做出了定义，让变电站使用的不同厂商生产的设备之间可以自由的连接，使得设备之间能够实现相互操作以及全站的信息共享等功能。

1.2功能一体化

1.2.1系统功能集中化

智能变电站在采集全景数据的基础上，可以实现系统的各项功能，例如防误操作功能、设备状态监测等。由于IEC61850标准的推行，以及自动化装置和保护装置的相互融合，保护系统也逐渐实现了自动化管理。

1.2.2设备功能集成化

由于数字化测量方式和网络化的控制方式带来的好处，大大简化了间隔层设备的采样模块和I/O接口模块，所以可以对其逻辑计算能力做进一步的强化，使得系统功能更加集成化。

二、110kV变电站电气自动化设计

2.1电气主接线的设计

主接线的接线方式比较繁杂，在整个设计运行期间，需要大量的维护与检修工作、大量的资金投入，而且运行繁琐。但主接线能够安全有效地保障正常的供电工作。目前，主接线的接线方式主要分为线路变压器组接线、桥式接线和Ｔ型接线三种。分析三种接线方式得知：在满足N-1可靠性要求下，线路变压器组相比于桥式接线方式，投资少，易扩建，占地面积少而优势明显，但由于线路变压器只适合于终端变压器，不适用于向其它变电站转供电的变电站，因此需要采用其他接线方式与其配合使用。而T型接线适用于终端变电站、也适用于中间变电站，适用范围广，但其需要使用较多断路器。考虑到设计应满足可靠性、灵活性、经济性等原则，推荐高压配电网中主接线采用线路变压器组接线或Ｔ型接线为主要形式。

2.2短路电流的设计

短路是指在电力系统中，不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路后，系统中的短路电流比正常电流大得多，对供电系统会产生一定的危害。对电力系统而言，应考虑限制Id的措施，通常是采用运算曲线来计算任意时刻的短路电流。首先根据计算电路做出等值电路图，并进行化简，得出短路回路的转移电抗，将转移电抗归算为计算电抗X，计算不同阻抗条件下，每个时刻的短路电流，然后取所有短路电流的平均值，再查找运行曲线，得出在某时刻ｔ的短路电流值。

2.3主要设备配置

2.3.1主变压器设计

变电站高压配电装置的结构和主接线方式受到主变压器的台数、型号以及容量的直接影响。除了考虑主变压器的容量等初始值外，还应考虑到电力系统5到10年的综合发展规划、电压等级、馈线回路数、输出功率值以及接入系统是否紧密等情况影响，进行全面综合分析和合理选择。为保证供电可靠性，在技术经济较为合理时变电站可装设两台主变压器，一般情况下采用三相式变压器，三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，连接方式应根据现场实际情况来确定。

2.3.2断路器设计

线路的额定电压小于空开额定的工作电压；线路的负载电压小于空开额定的电流电压；负载的最大峰值电流小于空开电磁脱扣器的整定电流。如果满足系统短路容量时，优先选择油断路器；不满足系统短路容量时，优先选择六氟化硫断路器；如果场地较小有限制时，可以选择六氟化硫成套装置。

2.4110kV变电站高压配电器设计关键点

2.4.1室内设置与室外设置

在110kV变电站高压配电器设计过程中，最常见的设置方式分别为室内设置和室外设置。对室内方案布置来说，可以详细地划分成普通变压器室内布置方案、断路器室内布置方案和SF6全封闭电气组合室内布置方案，这三种方案各有利弊，需要结合不同工程类型的实际情况来选择。对SF6全封闭电气组合室内分布来说，因为占地面积比较小，所以优势比较明显，实践价值较高。但是因为整体投资成本高，而且与大部分城市发展情况相违背，所以多采用110kV断路器室内布置方案当成最佳的布置方案来施工。从室外布置角度来看，也有多重方案可供人们选择，分别是室外中型、室外半高、高型布置方案。从目前我国大部分城市的发展情况来看，其中使用最广泛的是中型布置方案。该布置方式的核心就是将所有的电器设备都通过母线线路进行连接，安装到母线上。从使用情况上看，通过该设计方案可以有效减少电气设备安装流程以及需要使用的设备支架，经济性较好。并且也可以让线路布置变的更为清晰、技术水平要求也比较低。对半高型的布置方式来说，因为一些变电站仅出线环节一次回路比较多，通过半高型布置方案可以让配电设备的跨度得到控制，兼顾母线线路分离，优势比较明显。

2.4.2终端变电站高压侧主接线形式

比较常见的终端变电站高压侧主接线形式分为单母线接线、线路变压器组接线以及内桥接线三种接线模式。在工作中要根据不同工程的情况来选择单母线的接线方式，综合考虑变电站高压侧主接线与分段部分接线方式，保证其在变电站低压侧主接线的方向上。通过该方式进行接线，可以有效提升变电站供电可靠性，而且从实际使用情况来看，运行速率也得到了有效的提升，更为灵活畅通。虽然有诸多方面的优点，但是缺点也比较明显。因为在变电器的侧属位置，所以会接触到大量高压设备，这也在无形中提升了投资成本与占地面积。而内桥接线方式可以在高压线路设置中使用，在比较复杂且接线口比较多的情况下使用效果尤为明显。在运用的时候也要综合考虑到变电站高压侧的主接线，单母线分段部分接线方式是变电站低压侧主接线方向。通过该方式来设置线路进出是比较方便的，但是在使用时还是会遇到一些负面问题。负面问题通常表现在线路繁杂、线路运行不灵活以及供电稳定性差等方面。所以在选择接线方式时，需要先到工程所在地区进行考察，结合所在地区的情况来明确接线方式，根据不同接线特点来选择接线模式。

2.5断路器的配置

在断路器设计配置的过程当中，我们应该注意以下几个原则：在正常工作条件下，电压、电流、频率、机械荷载要求要满足要求，频率的要求主要是针对进口设备；断路器的额定关合电流，不应小于短路冲击电流值。在短路情况下，动稳定电流、热稳定电流和持续时间应满足相应的要求。开断电流、短路关合电流、操作循环、操作次数、操作相数、分合闸时间及同期性、对过电压的限制、某些特需的开断电流、操作机构均满足要求，不应选用手动操作机构。110kV变电站中的断路器选择单断口磁柱式SF6断路器，这对于开关上的选择，就适合选择密度继电器、气体阀门高质量的设备，这样使可靠性很强，才能保证电网正常运行。

结语

该设计能实现变电站的无人值班化，与常规变电站布置相比较有很大优势。应当考虑到在电力系统中，变电站的工作环境、设备特点、有效承载的负荷量、出现回路数以及变电站容量规划等条件下，在满足供电可靠性、经济性、灵活性的前提下，可以优化上述设计方案，达到最优化设计的变电站。

参考文献

[1]唐杰.110kV变电站电气一次部分初步设计分析[J].通讯世界，2014.

[2]吴宝华，袁笑尘.关于110kV变电站电气设计的探究[J].通讯世界，2014.

作者简介

李志，男，汉，本科；职称：中级；研究方向：电气工程；供职单位：中国化学赛鼎宁波工程有限公司；供职单位所在省市：浙江省宁波市；单位邮编：315040。