110 kV變電站一次系統設計技術研究

吳曉鳴

摘 要：變電站作為電力輸配中輸電與配電的集結點，在實際供電操作中發揮著重要的作用。為保證供電的穩定性及可靠性，需要通過負荷分析，選擇一些可靠性較高的設備，并通過優化設計來實現。文章主要對110 kV變電站電氣一次系統的設計思路進行分析，以期促進電力企業變電站設備經濟、實用，易于操作。

關鍵詞：110 kV變電站；一次系統設計；主接線；設備；設計

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）20-0112-02

變電站是改變電壓的場所，其主要設備是開關和變壓器，按照不同的規模被稱為變電所或是配電室等。它設立的主要的原因是為了把電廠發出來的電輸送到更遠的地方，將電壓升高，變成高壓，到用戶附近時再按需要把電壓降低，以滿足用戶的需求。文章以某個變電站為例，對其進行科學的設計研究，以提高供電的能力。

1 某變電站的具體情況

該變電站為110 kV的區域性變電站，其建成之后，主要是針對本地區的用戶尤其是較大的用電客戶使用。主要有兩回電源，一回是由220 kV的變電站引取，一回是由110 kV的變電站轉接。在其初步設計中，確定了三臺主變壓器，110 kV配電裝置采用的是室外鋁母線半高布置，35 kV的則采用室內成套配電裝置。110 kV和35 kV兩個電壓等級均設計的是雙母線接線。

2 主接線的設計

一般在進行主接線設計的時候我們考慮到以下幾點：第一，變電站在供電系統中的地位和作用如何；第二，充分的考慮到近期和遠期的發展計劃以及發展規模；第三，負荷的重要性分級以及出現回數的多少對于主接線的影響如何；第四，要考慮到主變壓器的臺數對于主接線的影響；第五，考慮備用容量對于主接線的影響。

在該變壓器設計中，110 kV和35 kV的主接線均是雙母線。在對110 kV設計中，主要考慮到其變壓器的臺數為三臺，但是對該區近期和遠期的發展規劃不了解等這些不確定的因素，因此考慮采用雙母線進行，有利于日后進行擴建。對于35 kV的主接線采用雙母線則是由于向同一地點的出現均是雙回路，而且出線回路比較多。

3 設備選擇

3.1 設備選擇的原則

進行電氣設備的選擇一定要建立在系統的主接線、負荷計算以及短路電流計算的基礎上，對于設備的選擇要盡量的安全可靠、經濟合理及技術先進，要能夠滿足電力系統運行的需求。對于設備的選擇，我們可以從以下幾點進行。一是按照正常的工作條件進行選擇。電氣設備的額定電壓要符合電網的電壓，而且不能低于該回路的電壓運行的最高值。其額定電流不能低于回路在各種運行方式下可持續工作的電流。對于所選的電器端子的允許負荷，要大于引下線正常運行的時候包括短路的時候的最大的作用力。二是根據短路條件對電氣設備的動、熱穩定性進行校驗。電氣設備允許通過的極限電流不應該小于短路時的沖擊電流；其在某一時段內產生的熱量也不應該小于短路電流在這一時間段內產生的熱量。

3.2 該設計中設備的選擇

在該設計中，主變壓器主要選擇的是SF11型雙繞組電力變壓器。為保持與供電系統中35 kV系統的相序一致性，因此在實施變壓器繞組接線時采用的是YN/yn0/d11接線。當110 kV中性點不接地的術后，變壓器中鐵芯磁化曲線的非線性對于這種變壓器會造成外殼、空氣與鐵芯之間構成通路，增加了油箱等部位的損耗，降低變壓器的效率從而造成了局部發熱。因此，在此裝置中，安裝了一個△接線的附加繞組。35 kV配電裝置設備中，采用的是雙母線鎧裝固定式高壓成套配電裝置。由于許多廠家沒有正式的產品，因此，由各廠家在單母線的基礎上改造而成。

3.3 隔離開關的選擇

在該設計中，110 kV的隔離開關采用的是GW5型的，這種隔離開關的結構為V形，兩個棒式的支柱絕緣子子分別固定在一個底座上，其交角是50？觷。由于變電站110 kV選用的是半高型布置方式，因此這種隔離開關相對來說比較理想。出于統一考慮的結果，所有的隔離開關均選用的是GW5型。高位隔離開關的主刀及其手動操作之間的連桿用Φ40鍍鋅鋼管，其好處是操作的時候方便、靈活，有利于上下旋轉，且穩定性比較好，不會產生上下晃動等不良情況。

3.4 斷路器的選擇

①選擇斷路器的原則。斷路器一般分為真空斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、多油斷路器和少油斷路器。在進行選擇的時候要注意在滿足各個方面的條件，如技術條件、環境條件等，除此之外還要考慮經濟方面、施工調試方面以及運行維護方面等因素。一般情況下，110 kV側選用的是145 kV/3 150 A-40 kA型斷路器，35 kV側選擇的是ZN12-35型真空斷路器。

②該設計中斷路器的選擇。在該設計中，110 kV的高壓斷路器選擇的是六氟化硫斷路器。這種斷路器與一般的少油斷路器而言，容量相對比較大，維護工作量小，全分斷的時間較短等特點。其全斷開的時間≤60 ms，且連續開端電流的次數可以高達20次，累計開端的電流量達到4 200 kA。由于隨著科學技術的不斷發展與創新，在對六氟化硫斷路器進行改進與生產方面的技術水平也有所提高。特別是近年來研制出的自動式110 kV六氟化硫斷路器，采用的是自能式滅弧原理。在進行開斷電路的時候所需的能量來源于電弧，且實際需要的能量僅為原先壓氣式斷路器的25%左右。且徹底的解決了因漏氣、漏油而造成安全隱患的問題。在開關柜內的高壓斷路器，則采用的是ZN28-4015型高壓真空斷路器。

3.5 避雷器和互感器的選擇

在35 kV系統中，有電壓互感器兩臺。為了滿足在停電進行檢修的時候，不同的回路帶電導體之間的距離不得小于2 400 mm的要求，因此在設計中將避雷器與電壓互感器進行分柜設計。其中避雷器的選擇要符合被保護電器的絕緣水平和使用特點。

4 變壓器配電裝置布置

①110 kV配電裝置布置。110 kV室外配電裝置采用的是管形鋁母線半高型布置方式。其主要架構主要是混凝土建筑。共有7個寬為8 m的間隔。七個間隔中，變壓器的間隔有三個，進線的間隔有兩個，母聯間隔是一個，避雷器及電壓互感器兩組但共用一個間隔。間隔的兩側有Π形的梁，其共基是9 m，高度是11 m。相鄰之間的Π形梁用橫梁進行連接，其高度是11 m，高位隔離開關安裝在此處。戶外場地除道路和戶外設備基礎外，敷設透水磚，其中巡視小道透水磚顏色有所區分，此方案雖前期投資較大于采用場地綠化方案，但在變電站全壽命周期內，有更好的經濟效益。

②35 kV高壓配電室布置。對35 kV高壓配電室設計的一字性布置。配電室的端頭的墻上出兩回35 kV出線，作為與熱電車間之間的聯絡線，此處的兩只開關柜作為其出線的間隔。為了保證兩回出線的相序保持一致，在對其中一只開關柜進行制造的時候，要與其他的開關柜出線的相序正好相反。進出線在室內的那一部分，進行統一制造，統一采用封閉母線，包括其外形和色彩也要一致。35 kV高壓開關柜其余出線采用架空+電纜出站方式相結合，室內不設置一次電纜溝，二次電纜通道由廠家在開關柜頂設置控攬橋。備用位置的開關柜要盡量的采用架空出線，以滿足在不同的時段，停電檢修的距離。

③控制室和輔助室的布置。控制室與輔助室的設置要與35 kV高壓配電室的布置連接布置，同樣呈一字形，結構為一或二層，根據變電站實際要求。主要作為功能性用房，設置控制室、或是員工休息室、輿洗室、廚房等，控制室地板采用防玻化磚面靜電地板。在進行布置的時候，要充分的考慮到房間的設計比例以及樓道的陡度等，努力使得空間的布置最優。

5 結 語

從對該110 kV變電站一次系統設計的研究，我們可以清楚的知道這個系統中的優點，當然也有存在不足的地方。我們可以在實際設計過程中，根據實際情況，充分的進行設計，努力的使設計方案達到最優化，以保證電力運行過程中的安全與穩定。

參考文獻：

[1] 林杰.小議某110 kV中心變電站工程的一次系統設計[J].電力與線路，2011，（6）.

[2] 李季春.寺河110 kV變電站一系統設計綜述[J].煤炭工程，2004，（3）.

[3] 劉勝男.淺談110 kV變電站電氣一次系統設計[J].科技信息，2012，（27）.