110kV變電站一次設計問題的幾點建議

【摘要】變電站的設計已成為社會建設和城市建設的重要部分，我們需要對變電站進行很好的設計，來適應人們生產和生活的需要，并且為企業創造社會經濟效益，這是我們目前的一項主要任務。接下來本文將針對110kV變電站的一次設計問題提出幾點建議，希望對于以后變電站的進步和完善有所幫助。

【關鍵詞】110kV電站；一次設計；變壓器；斷路器；直流系統

1.變電站的重要性

電力系統的電壓轉換和分配工作都是借助變電站實現的，變電站是連接各個電網的樞紐，把不同級別的電網有機地聯系在一起，對電能進行有計劃、有步驟、有目的的控制和分流，它的安全性和穩定性直接影響到了整個電網系統的安全。

變電站在供電系統中的重要意義是實現高低壓的轉換工作，有的變電站將發電廠發出的電壓進行一定的升壓，降低電能在傳輸過程中的不必要的損耗；有的變電站將高壓轉換成低壓，再傳送給電力用戶。

在變電站系統中，變壓器又是最為關鍵的設備。除此之外，斷路器、互感器、母線、防雷裝置以及二次系統也是變電站系統的重要組成部分。110kV變電站主要是供給用戶的，數量龐大，分布很廣。我們在設計110kV變電站的時候，要立足以上特點，全面考慮，綜合分析實用性、靈活性和可靠性，有效地控制建設所需的成本，靈活應對電力系統出現的各種故障，向用戶提供安全、可靠的電能。

設計人員應當貫徹國家有關工程建設的各項方針政策和規程規范；從全局利益出發，正確處理好安全與經濟、基建與生產運行、近期需要與長遠發展等方面的關系；從實際出發，結合國情，采用中等適用水平的建設標準；積極慎重的采用新技術、新設備、新材料、新結構。與時俱進、開拓創新，全方位、多角度、多層次地進行科學、合理的設計

2.主接線設計與主變壓器的選擇

2.1 電氣主接線設計

目前主接線的設計一般比較復雜，這種復雜的主接線雖然可以保證供電的可靠性，但是其復雜的接線方式以及繁瑣的運行操作等缺點也比較突出，同時這種主接線一旦發生故障將很難檢測，維護成為一個難題，并且其占地面積大、耗資多，所以針對以上問題，我們需要在保證供電可靠的前提下，盡力簡化主接線。我們可以根據負荷的性質、電氣設備的特點和變壓器負載率等因素進行綜合考慮來確定變電站的主接線方式。

通常變電站高壓側多不用或少用斷路器的接線；最簡單的主接線方式是線路—變壓器組接線，高壓配電裝置只需要設置2個設備單元，具有接線簡單清晰的優點，發生一條送電線路發生故障時，在低壓側作轉移負荷操作，仍能保證正常的用電，系統接線清晰，容易檢測和維修，節省人力物力和時間。同時這種主接線的方式占地面積比較小，從而縮小了變壓站的占地面積，既實用又經濟。

2.2 正確選擇主變壓器

主變壓器的選擇要對變電站進行實地考察，根據變電站的實際情況選擇適宜的變壓器以及合理安排變壓器的安裝數量。變電站變壓器的安裝數量是依據主變電站的總容量、變電站的占地面積大小、對變壓器建設的投資和配電裝置的投資多少以及變壓器制造容量的限制、短路時的電流大小等指標來進行確定的。

例如當變電站的用電量在某個季節或某段時間與其他時間段有很大差別，或者一級或二級負荷很多時，建議安裝兩臺以上數目的變壓器；如果變電站從中、低壓側電力網就能獲得足夠量的備用電源則安裝一臺主變壓器足矣。

大多數情況下城市電力網110kV變電站安裝兩臺甚至兩臺以上的變壓器，這樣的目的是保證一臺變壓器發生故障時其他變壓器還能夠擔負起70%的負荷，在一定時間內保證一、二級的正常運作。

同時我們都知道，各個變電站節點的電壓隨著系統負荷的變化而不斷變化。普通的變壓器如果安裝在電壓偏移大或者是電力潮流變化大的變電站時，可能會發生電壓不穩，影響用戶的用電質量，所以可以采用有載調壓變壓器。

如果需要對110kV變電站主變壓器35kV側、10kV側母線的短路電流時進行限制時，則多采用高阻抗變壓器。但是此變壓器會增加主變壓器額空載損耗及負載損耗，所以為減少能源浪費，如果能將各電壓側短路水平限制在規定值，則建議避免使用阻抗較高的變壓器，以節約能源。

3.高壓配電裝置的布置方式以及結構抗震設計

3.1 配電裝置的布置方式

110kV變電站采取的布置形式主要包括屋外和屋內兩種布置。屋外布置分為高型布置、中型布置以及半高型布置，這三者布置形式各有其特點和優缺點，其中高型布置是主要是對母線進行隔離，上下重疊布置線路的開關，這種形式占地面積較小，但是具體操作比較困難，檢修工作難度系數大，并且抗震性能也比較薄弱；中型布置的占地面積較大，成本相對其他比較低，抗震性能好，但是工作人員的維修強度和難度比較?。话敫咝筒贾貌惶m用于回路較少的變電站，但是其可以在一定程度上將配電裝置的距離縮短，使布線的面積增大。

3.2 抗震結構設計

好的變電站需要具有一定的抗震功能。近些年來由于地質災害發生較多，所以更應該注意變電站的抗震結構設計。如果變電站的建筑物的承重負荷較大，則不適宜采用淺埋基礎，因其不能達到對強度和變形的要求。經過實踐發現，采用12m長500PHC管樁作為基礎，可以很好地防止建筑物沉降，從而減少對電力設備運行帶來的不利，延長設備的使用壽命，減少更換和維修頻率，從而節省資金。

4.斷路器的選擇

選擇斷路器要考慮多方面的因素和指標，這是l10kV變電站一次設計的重要環節。選擇斷路器時最重要的標準是絕緣性能要好，因為當線路發生跳閘等突發狀況時，斷路器可以保證其絕緣，從而為檢修人員提供足夠的時間；同時斷路器還應該是良好的導體，以保證電流較大時不會發生線路故障，如果發生電流短路，要有良好的動穩定性和熱穩定性，避免發生火災等危險；斷路器的機械壽命和電氣壽命應該盡量選取較長者；體積和重量較小、結構簡單的斷路器的安裝方法較為簡單，并且有利于檢測和維護，根據以上這些因素和變電站的具體要求選擇適合的斷路器。經過我們的實踐和數據調查統計，我們認為LW30—126斷路器能夠很好的滿足這些要求，建議推廣使用。

5.消弧和過電保護裝置的設計以及照明設置的設計

5.1 消弧和過電保護裝置的設計

消弧和過電保護裝置是一種在新興技術產業下發展出的產品，它的主要作用是抵抗中性點非直接接地系統弧光接地給電氣設備帶來的危害，從而保證10kV、35kV系統弧光接地過電壓和諧振過電壓不致造成危害。將此裝置加入到中性點不接地系統中后，當系統發生單相弧光接地時，裝置可以在半分鐘之內啟動，將立即熄滅掉故障點的電弧，同時對弧光接地過電壓起一定的限制；該裝置運行以后，可以將電容電流連續通過的上限提高到200A以上，這樣可以允許用戶有一定的時間和條件快速完成負荷轉移，然后再進行故障檢查和維修。消弧和過電保護裝置還可以將相與相之間發生的各種過電壓限制在3.5倍以下，該裝置的外觀為封閉的開關柜，其表面為金屬，將其功能總結如下：（1）弧光接地過電壓保護功能；（2）裝置本體故障保護功能；（3）諧振過電壓保護功能；（4）故障信息上傳等功能。

5.2 照明設置的設計

在屋外布置投光燈作為照明設施，以便于巡視時觀察；而屋內的設備室內多采用熒光燈、白熾燈的混合布置為照明設施。20kV的開關室通常選擇熒光燈。

事故照明都采用應急燈或者白熾燈，因為其標志比較明顯，易于發現，通常各個室內均需要設置事故照明，例如電容器室、二次設備室以及20kV開關室，事故照明的白熾燈電源來自于直流屏。對變電站的照明設施進行設計時要考慮周全，正常運行情況下所需照度要和安裝以及發生故障檢修所需要的照度分開設置，并且還要符合工業監視的標準和要求，盡量選擇壽命長的節能燈設備。

6.直流系統的設計

為了給變電站內的內一、二次設備、自動化系統以及通信供電，需要在變電站按雙充雙饋的配置方式設立一套直流系統。此直流系統一般采用220V電壓，選用的蓄電池組的電流為200Ah，將這些蓄電池分兩組，發生故障按停電2小時計算。

直流系統的設計采用單母線分段接線，在各個分段設立開關，每段母線都有自己的一組蓄電池組以及一套充電裝置，專門設置蓄電池室來存放蓄電池，選擇的蓄電池為閥控式密封鉛酸電池；而充電裝置則按N+1原則進行模塊配置，用4塊20A的模塊組成一個充電機，多選擇采用高頻開關的電源。

每套系統采取的供電方式都是混合型的，并且都設一套微機控制的蓄電池容量檢測儀和絕緣監測裝置。不同電壓的供電方式不同，例如：110kV的供電方式采用的為放射型，每一間隔的電源多從從直流饋線屏獲取，其方式為雙回路方式；10kV的部分將按具體的情況對每一段母線進行雙回路配置。

7.結語

隨著電力系統的發展和人們對用電越來越多的需求，110kV變電站在我們當下的日常生活和工業企業生產中重要地位是顯而易見的，而對于110kV變電站的一次設計應該遵循具體問題具體分析的原則，對變電站的設備特點、周邊環境、在電力系統中的主要應用途徑、所載負荷的大小、變電站的容量規劃要求以及它在電力系統中的地位和重要性等因素進行綜合考慮，選擇適合的電氣主接線、變壓器、裝置布置方式、斷路器以及消弧和過電保護裝置，在滿足用戶的用電需求，保證供電的可靠性的前提下，靈活選擇和盡量優化設計方案，認真選擇設計手段。本文以上幾點建議希望對完善110kV變電站的一次設計提供一點幫助，相信未來的變電站設計一定會越來越完善。

參考文獻

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