淺析110kV變電站設計方案優化

馬少仕

摘 要：在依據任務書要求的基礎上，對某一地區的負荷狀況進行了大量的分析和研究，并預測了其未來的發展趨勢；分析了各電壓等級側的用電主接線方式，通過負荷和供電范圍確定所用變壓器的數量、容量和型號等；探討了該地區建設變電站的必要性，依據短路電流來確定各個設備的選型，并給出了相應的選擇結果，最終完成了110 kV變電站設計方案的優化。

關鍵詞：110 kV變電站；設計方案優化；主接線；雙母線

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0049-02

1 變電站所址和水文情況

據有關部門考察統計，某地區的面積為10 000 m2，環境清潔，沒有嚴重的污染現象。該地區年最高氣溫達到32 ℃，最低溫度為-5 ℃，年氣溫平均值為18 ℃。該地區表層為潮淤土，周圍地勢總體較為平緩，由西向東呈傾斜趨勢，平均坡降為3%，地面黃海高程為110 m。該地區干旱少雨，屬于大陸性氣候，7月份降雨較多，蒸發強烈，年均水面蒸發量達到1 060 m，蒸降比為5∶7. 該區域低洼較多，且降雨具有時間短、強度大的特點，在多雨季節極易出現洪澇災害。該地區附近是暴雨形成的洪水坡面，洪水災害風險較大，因此，要對其降雨量進行測量、記錄。表1為所址區域實測歷時最大暴雨。

在暴雨設計中，采用了本省的暴雨洪水圖集查算最大雨量參數。設計暴雨計算參數見表2.

2 變電站規模分析

本次研究的變電站主要用于附近的工業生產和居民生活用

電。本文對該地區110 kV變電站的系統進行了研究和設計，變電站建設完成后主要用于居民生活用電，而民用用電的基數很大，因此必須提高供電效率和供電水平才能夠滿足居民對電能的需求，同時也可以增加電力企業的收益。

3 變壓器的選擇

3.1 變壓器參數的確定

主變壓器的參數需要依照電力系統未來5～10年的發展前景來制訂，同時，還要綜合考慮輸送的電能功率、線路的回線數以及變電站的電壓等級等因素。如果變電站處于正常的外部環境下，則可以選用油浸式變壓器。變壓器型號可以優先考慮SL11系列和目前常用的S12系列，由于其具有損耗低、穩定性強等優點，應用比較廣泛。

3.2 變壓器數量的確定

變壓器數量的確定要遵循以下幾個原則：①以供電的可靠

性為基礎。如果所接負荷中存在較多的一級負荷和二級負荷，則要求所使用的變壓器數量必須在2臺以上，以保證供電的可靠性。②在負荷集中且容量較大的情況下，即使存在三級負荷，也需要有2臺或2臺以上的變壓器，以免造成較大的經濟損失。③由于外部氣候、環境因素導致負荷存在較大的浮動時，采用2臺主變壓器來實現靈活的投切。④盡管3臺主變壓器能夠確保供電的穩定性，但是需要較多的資金投入，而且需要占用更多的空間，增加了設備維護的復雜程度。因此，在2臺主變壓器能夠支持正常的供電工作的情況下，盡量避免使用3臺主變壓器。

3.3 變壓器容量的選擇

在選擇變壓器容量時，要考慮變壓器容量的大小能否滿足所有運行方式下的最大負荷要求，并對未來的發展趨勢作出科學的預測。如果選擇的主變壓器容量過大，不僅增加了資金的投入，需要較大的占地面積，還會造成不必要的損耗，進而給日后的運行、檢修增加了工作量；如果選取的主變壓器容量過小，不僅會使變壓器長期處于過負荷運行狀態，縮短主變壓器的使用壽命，還會影響電力系統的穩定性，并給日后的增產、擴容帶來困難。

3.4 變壓器形式的選擇

在變電站存在3種電壓等級的情況下，相關規定要求10 kV及以下電壓等級的變電站選用一級存載調壓變壓器。本次研究中選用的是有載三圈變壓器。可供選擇的主變壓器參數如下：

3.5 變壓器位置的選擇

變壓器位置的選擇要綜合考慮以下因素：①變壓器的位置應靠近供電負荷的中心，即在合理的供電范圍內。這樣，不僅降低了線路損耗，還減少了線路的運行故障隱患，同時能夠較好地保證電壓的質量。如果車間或者廠區附近有大負荷，則將變壓器優先設置于大負荷附近。②環境的影響。比如，鋼鐵廠燒結車間的粉塵很多，變電所不宜設在燒結廠附近。要保證安裝的位置不會使變壓器的使用及其安全受到影響，同時要保證安裝、維護和運輸的方便和合理。③電壓等級和一次進出線的方便。

4 主接線方案的選擇和優化

電氣主接線是由高壓電器通過連接線與其要求分配的電路連接成為傳輸強電流，要求采用規定的設備文字和圖形符號，按照工作順序的排列方式，用最為詳細的方法來表示電氣設備的全部組成連接關系。電氣主接線代表了變電站電氣部分的主體結構，是變電站的重要組成部分之一。主接線設計的合理與否會直接影響電力系統的可靠性，同時，對各種電氣設備的選擇也起到決定性的作用，因此，需要重視電氣的主接線設計。

在1l0 kV側，次變電站為地區性負荷，110 kV有4回出線和2回備用出線。本文給出了2種可能的接線方案，分別如圖1和圖2所示。

從專業技術角度來看，方案二更具合理性；但從經濟性角度考慮，方案一更具優勢。對二者進行綜合分析和考量后，決定采用第二種方案作為本變電站1l0 kV側電氣主接線設計方案。

在35 kV側，出線回路數量為4～8，并且電壓等級在35～60 kV的范圍內，可使用單母線分段接線或者雙母線接線。單母線分段接線方式的優點在于檢修線路過程可以保證正常供電，不會對用戶供電造成影響；在采用雙母線接線時，可加設必要的旁路母線，但其設置過程通常會受到條件的限制。因此，電壓等級在35～60 kV時，雙母線接線不增設旁路母線；在條件許可的情況下，可以選擇通過加設旁路隔離開關的方式。本文設計了2種可能的設計方案，分別如圖3、圖4所示。

通過對以上2種方案的分析和對比可以看出，二者均具有易擴建的特點，從用電可靠性和靈活性來看，第二種方案更好一些；從經濟角度分析，第一種方案優勢更為明顯。經過綜合考慮后，決定選擇第二種設計方案。

5 總結

本文對110 kV變電站的系統設計進行了大量的分析和研究，在經過變電站基礎資料的搜集、主變壓器的選擇等一系列工作后，完成了110 kV變電站的一次部分設計和方案優化設計。盡管如此，本文還存在許多不足之處，例如在探討ll0 kV變電站時，沒有對當前設計中出現的新形式、新思維和新技術進行探討。

參考文獻

[1]何仰贊.電力系統分析[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2]卓樂友.電力工程電氣設計手冊電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]傅知蘭.電力系統電氣設備選擇與實用計算[M].北京：中國電力出版社，2009.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：在依據任務書要求的基礎上，對某一地區的負荷狀況進行了大量的分析和研究，并預測了其未來的發展趨勢；分析了各電壓等級側的用電主接線方式，通過負荷和供電范圍確定所用變壓器的數量、容量和型號等；探討了該地區建設變電站的必要性，依據短路電流來確定各個設備的選型，并給出了相應的選擇結果，最終完成了110 kV變電站設計方案的優化。

關鍵詞：110 kV變電站；設計方案優化；主接線；雙母線

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0049-02

1 變電站所址和水文情況

據有關部門考察統計，某地區的面積為10 000 m2，環境清潔，沒有嚴重的污染現象。該地區年最高氣溫達到32 ℃，最低溫度為-5 ℃，年氣溫平均值為18 ℃。該地區表層為潮淤土，周圍地勢總體較為平緩，由西向東呈傾斜趨勢，平均坡降為3%，地面黃海高程為110 m。該地區干旱少雨，屬于大陸性氣候，7月份降雨較多，蒸發強烈，年均水面蒸發量達到1 060 m，蒸降比為5∶7. 該區域低洼較多，且降雨具有時間短、強度大的特點，在多雨季節極易出現洪澇災害。該地區附近是暴雨形成的洪水坡面，洪水災害風險較大，因此，要對其降雨量進行測量、記錄。表1為所址區域實測歷時最大暴雨。

在暴雨設計中，采用了本省的暴雨洪水圖集查算最大雨量參數。設計暴雨計算參數見表2.

2 變電站規模分析

本次研究的變電站主要用于附近的工業生產和居民生活用

電。本文對該地區110 kV變電站的系統進行了研究和設計，變電站建設完成后主要用于居民生活用電，而民用用電的基數很大，因此必須提高供電效率和供電水平才能夠滿足居民對電能的需求，同時也可以增加電力企業的收益。

3 變壓器的選擇

3.1 變壓器參數的確定

主變壓器的參數需要依照電力系統未來5～10年的發展前景來制訂，同時，還要綜合考慮輸送的電能功率、線路的回線數以及變電站的電壓等級等因素。如果變電站處于正常的外部環境下，則可以選用油浸式變壓器。變壓器型號可以優先考慮SL11系列和目前常用的S12系列，由于其具有損耗低、穩定性強等優點，應用比較廣泛。

3.2 變壓器數量的確定

變壓器數量的確定要遵循以下幾個原則：①以供電的可靠

性為基礎。如果所接負荷中存在較多的一級負荷和二級負荷，則要求所使用的變壓器數量必須在2臺以上，以保證供電的可靠性。②在負荷集中且容量較大的情況下，即使存在三級負荷，也需要有2臺或2臺以上的變壓器，以免造成較大的經濟損失。③由于外部氣候、環境因素導致負荷存在較大的浮動時，采用2臺主變壓器來實現靈活的投切。④盡管3臺主變壓器能夠確保供電的穩定性，但是需要較多的資金投入，而且需要占用更多的空間，增加了設備維護的復雜程度。因此，在2臺主變壓器能夠支持正常的供電工作的情況下，盡量避免使用3臺主變壓器。

3.3 變壓器容量的選擇

在選擇變壓器容量時，要考慮變壓器容量的大小能否滿足所有運行方式下的最大負荷要求，并對未來的發展趨勢作出科學的預測。如果選擇的主變壓器容量過大，不僅增加了資金的投入，需要較大的占地面積，還會造成不必要的損耗，進而給日后的運行、檢修增加了工作量；如果選取的主變壓器容量過小，不僅會使變壓器長期處于過負荷運行狀態，縮短主變壓器的使用壽命，還會影響電力系統的穩定性，并給日后的增產、擴容帶來困難。

3.4 變壓器形式的選擇

在變電站存在3種電壓等級的情況下，相關規定要求10 kV及以下電壓等級的變電站選用一級存載調壓變壓器。本次研究中選用的是有載三圈變壓器。可供選擇的主變壓器參數如下：

3.5 變壓器位置的選擇

變壓器位置的選擇要綜合考慮以下因素：①變壓器的位置應靠近供電負荷的中心，即在合理的供電范圍內。這樣，不僅降低了線路損耗，還減少了線路的運行故障隱患，同時能夠較好地保證電壓的質量。如果車間或者廠區附近有大負荷，則將變壓器優先設置于大負荷附近。②環境的影響。比如，鋼鐵廠燒結車間的粉塵很多，變電所不宜設在燒結廠附近。要保證安裝的位置不會使變壓器的使用及其安全受到影響，同時要保證安裝、維護和運輸的方便和合理。③電壓等級和一次進出線的方便。

4 主接線方案的選擇和優化

電氣主接線是由高壓電器通過連接線與其要求分配的電路連接成為傳輸強電流，要求采用規定的設備文字和圖形符號，按照工作順序的排列方式，用最為詳細的方法來表示電氣設備的全部組成連接關系。電氣主接線代表了變電站電氣部分的主體結構，是變電站的重要組成部分之一。主接線設計的合理與否會直接影響電力系統的可靠性，同時，對各種電氣設備的選擇也起到決定性的作用，因此，需要重視電氣的主接線設計。

在1l0 kV側，次變電站為地區性負荷，110 kV有4回出線和2回備用出線。本文給出了2種可能的接線方案，分別如圖1和圖2所示。

從專業技術角度來看，方案二更具合理性；但從經濟性角度考慮，方案一更具優勢。對二者進行綜合分析和考量后，決定采用第二種方案作為本變電站1l0 kV側電氣主接線設計方案。

在35 kV側，出線回路數量為4～8，并且電壓等級在35～60 kV的范圍內，可使用單母線分段接線或者雙母線接線。單母線分段接線方式的優點在于檢修線路過程可以保證正常供電，不會對用戶供電造成影響；在采用雙母線接線時，可加設必要的旁路母線，但其設置過程通常會受到條件的限制。因此，電壓等級在35～60 kV時，雙母線接線不增設旁路母線；在條件許可的情況下，可以選擇通過加設旁路隔離開關的方式。本文設計了2種可能的設計方案，分別如圖3、圖4所示。

通過對以上2種方案的分析和對比可以看出，二者均具有易擴建的特點，從用電可靠性和靈活性來看，第二種方案更好一些；從經濟角度分析，第一種方案優勢更為明顯。經過綜合考慮后，決定選擇第二種設計方案。

5 總結

本文對110 kV變電站的系統設計進行了大量的分析和研究，在經過變電站基礎資料的搜集、主變壓器的選擇等一系列工作后，完成了110 kV變電站的一次部分設計和方案優化設計。盡管如此，本文還存在許多不足之處，例如在探討ll0 kV變電站時，沒有對當前設計中出現的新形式、新思維和新技術進行探討。

參考文獻

[1]何仰贊.電力系統分析[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2]卓樂友.電力工程電氣設計手冊電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]傅知蘭.電力系統電氣設備選擇與實用計算[M].北京：中國電力出版社，2009.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：在依據任務書要求的基礎上，對某一地區的負荷狀況進行了大量的分析和研究，并預測了其未來的發展趨勢；分析了各電壓等級側的用電主接線方式，通過負荷和供電范圍確定所用變壓器的數量、容量和型號等；探討了該地區建設變電站的必要性，依據短路電流來確定各個設備的選型，并給出了相應的選擇結果，最終完成了110 kV變電站設計方案的優化。

關鍵詞：110 kV變電站；設計方案優化；主接線；雙母線

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0049-02

1 變電站所址和水文情況

據有關部門考察統計，某地區的面積為10 000 m2，環境清潔，沒有嚴重的污染現象。該地區年最高氣溫達到32 ℃，最低溫度為-5 ℃，年氣溫平均值為18 ℃。該地區表層為潮淤土，周圍地勢總體較為平緩，由西向東呈傾斜趨勢，平均坡降為3%，地面黃海高程為110 m。該地區干旱少雨，屬于大陸性氣候，7月份降雨較多，蒸發強烈，年均水面蒸發量達到1 060 m，蒸降比為5∶7. 該區域低洼較多，且降雨具有時間短、強度大的特點，在多雨季節極易出現洪澇災害。該地區附近是暴雨形成的洪水坡面，洪水災害風險較大，因此，要對其降雨量進行測量、記錄。表1為所址區域實測歷時最大暴雨。

在暴雨設計中，采用了本省的暴雨洪水圖集查算最大雨量參數。設計暴雨計算參數見表2.

2 變電站規模分析

本次研究的變電站主要用于附近的工業生產和居民生活用

電。本文對該地區110 kV變電站的系統進行了研究和設計，變電站建設完成后主要用于居民生活用電，而民用用電的基數很大，因此必須提高供電效率和供電水平才能夠滿足居民對電能的需求，同時也可以增加電力企業的收益。

3 變壓器的選擇

3.1 變壓器參數的確定

主變壓器的參數需要依照電力系統未來5～10年的發展前景來制訂，同時，還要綜合考慮輸送的電能功率、線路的回線數以及變電站的電壓等級等因素。如果變電站處于正常的外部環境下，則可以選用油浸式變壓器。變壓器型號可以優先考慮SL11系列和目前常用的S12系列，由于其具有損耗低、穩定性強等優點，應用比較廣泛。

3.2 變壓器數量的確定

變壓器數量的確定要遵循以下幾個原則：①以供電的可靠

性為基礎。如果所接負荷中存在較多的一級負荷和二級負荷，則要求所使用的變壓器數量必須在2臺以上，以保證供電的可靠性。②在負荷集中且容量較大的情況下，即使存在三級負荷，也需要有2臺或2臺以上的變壓器，以免造成較大的經濟損失。③由于外部氣候、環境因素導致負荷存在較大的浮動時，采用2臺主變壓器來實現靈活的投切。④盡管3臺主變壓器能夠確保供電的穩定性，但是需要較多的資金投入，而且需要占用更多的空間，增加了設備維護的復雜程度。因此，在2臺主變壓器能夠支持正常的供電工作的情況下，盡量避免使用3臺主變壓器。

3.3 變壓器容量的選擇

在選擇變壓器容量時，要考慮變壓器容量的大小能否滿足所有運行方式下的最大負荷要求，并對未來的發展趨勢作出科學的預測。如果選擇的主變壓器容量過大，不僅增加了資金的投入，需要較大的占地面積，還會造成不必要的損耗，進而給日后的運行、檢修增加了工作量；如果選取的主變壓器容量過小，不僅會使變壓器長期處于過負荷運行狀態，縮短主變壓器的使用壽命，還會影響電力系統的穩定性，并給日后的增產、擴容帶來困難。

3.4 變壓器形式的選擇

在變電站存在3種電壓等級的情況下，相關規定要求10 kV及以下電壓等級的變電站選用一級存載調壓變壓器。本次研究中選用的是有載三圈變壓器。可供選擇的主變壓器參數如下：

3.5 變壓器位置的選擇

變壓器位置的選擇要綜合考慮以下因素：①變壓器的位置應靠近供電負荷的中心，即在合理的供電范圍內。這樣，不僅降低了線路損耗，還減少了線路的運行故障隱患，同時能夠較好地保證電壓的質量。如果車間或者廠區附近有大負荷，則將變壓器優先設置于大負荷附近。②環境的影響。比如，鋼鐵廠燒結車間的粉塵很多，變電所不宜設在燒結廠附近。要保證安裝的位置不會使變壓器的使用及其安全受到影響，同時要保證安裝、維護和運輸的方便和合理。③電壓等級和一次進出線的方便。

4 主接線方案的選擇和優化

電氣主接線是由高壓電器通過連接線與其要求分配的電路連接成為傳輸強電流，要求采用規定的設備文字和圖形符號，按照工作順序的排列方式，用最為詳細的方法來表示電氣設備的全部組成連接關系。電氣主接線代表了變電站電氣部分的主體結構，是變電站的重要組成部分之一。主接線設計的合理與否會直接影響電力系統的可靠性，同時，對各種電氣設備的選擇也起到決定性的作用，因此，需要重視電氣的主接線設計。

在1l0 kV側，次變電站為地區性負荷，110 kV有4回出線和2回備用出線。本文給出了2種可能的接線方案，分別如圖1和圖2所示。

從專業技術角度來看，方案二更具合理性；但從經濟性角度考慮，方案一更具優勢。對二者進行綜合分析和考量后，決定采用第二種方案作為本變電站1l0 kV側電氣主接線設計方案。

在35 kV側，出線回路數量為4～8，并且電壓等級在35～60 kV的范圍內，可使用單母線分段接線或者雙母線接線。單母線分段接線方式的優點在于檢修線路過程可以保證正常供電，不會對用戶供電造成影響；在采用雙母線接線時，可加設必要的旁路母線，但其設置過程通常會受到條件的限制。因此，電壓等級在35～60 kV時，雙母線接線不增設旁路母線；在條件許可的情況下，可以選擇通過加設旁路隔離開關的方式。本文設計了2種可能的設計方案，分別如圖3、圖4所示。

通過對以上2種方案的分析和對比可以看出，二者均具有易擴建的特點，從用電可靠性和靈活性來看，第二種方案更好一些；從經濟角度分析，第一種方案優勢更為明顯。經過綜合考慮后，決定選擇第二種設計方案。

5 總結

本文對110 kV變電站的系統設計進行了大量的分析和研究，在經過變電站基礎資料的搜集、主變壓器的選擇等一系列工作后，完成了110 kV變電站的一次部分設計和方案優化設計。盡管如此，本文還存在許多不足之處，例如在探討ll0 kV變電站時，沒有對當前設計中出現的新形式、新思維和新技術進行探討。

參考文獻

[1]何仰贊.電力系統分析[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2]卓樂友.電力工程電氣設計手冊電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]傅知蘭.電力系統電氣設備選擇與實用計算[M].北京：中國電力出版社，2009.

〔編輯：劉曉芳〕