淺析110kV變電站電氣設計

黎 明

廣西鴻泰勘察設計有限公司,廣西南寧 530008

淺析110kV變電站電氣設計

黎 明

廣西鴻泰勘察設計有限公司,廣西南寧 530008

本文通過對110kV變電站電氣設計中電氣主結線方式的選擇、短電電流計算、主要設備的配置、直流系統設計、配電裝置布置及消弧及過電壓保護裝置設計等方面作了論述，通過合理計算，從而達到110kV變電所電氣設計安全、技術先進、可靠和經濟的目的。

110kV；變電站；電氣設計

0 引言

變電站是輸配電系統中的重要環節，是電網的主要監控點。合理地選擇110kV變電站電氣主結線和開關站類型，在電網的安全供電及經濟方面，均有著重要的意義。本文是針對某地區電網110kV變電站主結線方案和開關站選型研究的總結，引證的一些結論已在實際工作中得到驗證和應用。

1 選擇電氣主結線方式

為了保證變電站供電的可靠性和靈活性，在變電站設計中，往往采用較復雜的主接線。主接線的完善運用雖然保證了供電可靠性，但存在接線方式復雜、運行操作煩瑣、檢修維護量大、投資大、占地面積多的缺點。因此，在變電站電氣設計中應根據負荷性質、變壓器負載率、電氣設備特點及上級電網強弱等因素來確定變電所主接線方式。一般終端變電所高壓側主接線形式選用線路—變壓器組接線和內橋接線。

線路—變壓器組接線是最簡單主接線方式。高壓配電裝置只配置2個設備單元，接線簡單清晰，占地面積小，送電線路故障時由送電端變電所出線斷路器跳閘。當1臺主變或一條線路故障退出運行，只需在變電所低壓側作轉移負荷操作，就能確保100%負荷正常用電，且不影響相鄰變電所的運行。內橋接線是終端變電所最常用的主接線方式。其高壓側斷路器數量較少，線路故障操作簡單、方便，系統接線清晰，保護配置整定簡單。當送電線路發生故障時，只需斷開故障線路的斷路器，對其它回路的正常運行不造成影響。因此，對于地方電網中110 kV終端變電所，如主變容量不能滿足N-1要求，采用內橋主接線方式有利于提高系統供電可靠性。

2 短電電流計算

短路就是指截流體相與相之間發生非正常接通的情況。短路時電力系統中最經常發生的故障，危害極大。因此，考慮限制Id值是主接線設計中應重點考慮的問題。對電力系統網絡而言，一般采用運算曲線來計算任意時刻的短路電流。所謂運算曲線，是按我國電力系統的統計得到汽輪發電機的參數，逐個計算在不同阻抗條件下，某時刻的短路電流，然后取所有短路電流的平均值，作為運行曲線在某時刻和計算電抗情況下的短路電流值。

3 配置主要設備

3.1 主變壓器

從型式上看，變電站主變壓器的選擇一方面為了盡量減小對周邊的噪聲污染，偏重于選擇噪聲水平低的自冷式變壓器；另一方面為了節約投資盡量選擇以風冷式為主的變電器。主變的調壓開關近年來全部國產化，主變儲油柜采用金屬波紋式儲油柜，主變高壓側采用110 kV±8×1.25%調壓方式。對于主變35 kV側電壓基準值為多少以及是否調壓、10 kV側電壓基準值為多少存在較大分歧。結合全國各地區的實際情況，筆者認為，中、低壓側采用38.5kV±2×2.5%/10.5kV比較符合現場運行需求，尤其是對于增容改造變電站更為實用。在一臺時價300多萬元左右的三卷變壓器而言，中壓側的均設調壓開關，有利于電壓質量的提高和滿足運行調度的靈活性要求。

3.2 斷路器

其實一般斷路器選用原則：1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓；2）空開額定電流大于等于線路負載電流；3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負載最大峰值電流（負載短路時電流值達到脫扣器整定值時，空開瞬時跳閘。一般D型代號的空開出廠時，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的8～12倍。）也就是說短路跳閘而電機啟動電流是可以避開的。

4 設計直流系統

全站設一套直流系統，按雙充雙饋配置，用于站內一、二次設備、通信及自動化系統的供電。直流系統電壓采用220V，選用200Ah蓄電池組，108只，分兩組，全所事故停電按2小時考慮。直流系統采用單母線分段接線，設分段開關，每段母線各帶一套充電裝置和一組蓄電池組，充電裝置采用高頻開關電源，模塊按N＋1原則配置，每組充電機選用4塊20A模塊。蓄電池采用閥控式密封鉛酸電池，放置方式采用專用蓄電池室。每套系統設一套微機型絕緣監測裝置和蓄電池容量檢測儀，采用混合型供電方式。110kV部分采用放射型供電，每一間隔按雙回路方式直接從直流饋線屏獲取電源。10kV部分則按10kV母線分段情況設置。每一段母線均按雙回路配置。

5 布置配電裝置

變電站工程中一般由于站址場地狹窄，加之110kV出線規模較大，故110kV配電裝置采用三相共箱式結構的全封閉六氟化硫絕緣的組合電器，采用戶外中型支持管型母線雙列式布置。一組母線配垂直斷口單柱隔離開關，另一組母線配雙柱水平單斷口旋轉式隔離開關。此種布置的特點是主變進線、母聯、分段及母設間隔與出線間隔以母線對稱布置，不單獨占用間隔，有效壓縮了配電裝置的縱向尺寸。GIS的結構為緊湊型三相共箱式，三相導體共面布置，所有開關設備均采用了彈簧/電動操動機構，由1臺機構操作，三相聯動。由于無需壓縮空氣供給系統，從而實現了無油化、無氣化。

6 設計消弧及過電壓保護裝置

該裝置是能迅速消除中性點非直接接地系統弧光接地給電氣設備帶來危害的新技術產品，是確保10kV、35kV系統弧光接地過電壓和諧振過電壓不致造成危害的有效措施。中性點不接地系統加裝本裝置后，一旦系統發生單相弧光接地，裝置可在30ms之內動作，不僅使故障點的電弧立即熄滅，同時也有效地限制了弧光接地過電壓；裝置運作后，允許200A的電容電流連續通過2h以上，以便用戶可以在完成轉移負荷的倒閘操作之后再處理故障線路；本裝置可將發生在相與相之間的各種過電壓限制在3.5倍以下。裝置為金屬鎧裝封閉開關柜，具有弧光接地過電壓保護功能、諧振過電壓保護功能、故障信息上傳功能和裝置本體故障保護等功能。

7 結論

電網中小型110kV變電站的電氣設計應本著具體問題具體分析的原則，根據變電站在電力系統中的地位和作用、負荷性質、出線回路數、設備特點、周圍環境及變電站規劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠性、功能性、具有一定靈活性的前提下,盡量優化設計方案，精選設計手段。

[1]劉婭.110kV變電站部分電氣一次設計淺析[J].民營科技，2009(6).

TM63

A

1674-6708（2011）35-0111-02

黎明，職稱：工程師，研究方向：智能綜合自動化變電站