探究110kV智能變電站電氣主回路設計

溫立清

摘 要：110kV智能變電站具有先進、環保、集成等多種優勢，它可以對信息完成自動采集工作，在控制與保護方面都和傳統變電站有著明顯的不同。文章將結合實例，對110kV智能變電站電氣主回路設計中的電氣主接線的選擇、配電裝置的布置、變電所的設計等多個方面進行分析。

關鍵詞：110kV智能變電站；電氣主回路；電氣主接線

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0111-02

前言

智能高壓設備是采用了“智能組件+高壓設備”的模式，其中包含了測量單元、控制單元、檢測單元、計量單元、通信單元和保護單元等。電氣主回路在智能變電站中占有重要地位，在通俗意義上，它指的是直接供電的回路，在變電站中屬于“主力部隊”；在狹義上，電氣主回路就是一次回路。

1 電氣主接線的選擇

在選擇電氣主接線時，要參考110kV智能變電站的建設規模，在建設規模中，包含了主變壓器的本期容量和遠景流量，采用的主變壓器規格及電壓等級，進線的型號及出線的選擇等。而電氣主接線的主體包含了進線回路與出線回路，對其進行分類，可以分為有匯流母線與無匯流母線兩種，依照現有接線形式，可以將有匯流母線分為單母線接線、雙母線接線兩種，其中單母線接線可以分為簡單單母線、單母線分段和單母線帶旁路三種；雙母線接線可分為簡單雙母線、雙母線分段、雙母線帶旁路和3/2斷路器接線四種類型。無匯流母線又可分為單元接線、橋形接線、多角形接線三類。根據建設規模，可以完成電氣主接線的選擇工作。

如在我國某智能變電站的設計中，其主變壓器的容量設計為本期2×50MVA，遠期為3×50MVA，且采用了電壓等級為三相雙繞組自冷有載調壓電力變壓器，在110kV的進線選擇上就做出了進線2回，內橋式接線，最終電纜進線2回，擴大內橋式接線，在10kV出線的選擇上，該變電站電纜出線為24回[1]，在接線形式上，就選擇了單母線分段接線式，而出現電纜是36回，在接線形式上可選擇單母多分段接線。

2 電氣總平面的設計

對電氣總平面進行設計需要根據所選地址環境條件，包含了地質、氣象和水文等。現以我國某110kV智能變電站為例，現已知該變電站的主體為半埋式三層建筑，地上主體為兩層，部分為一層，地下一層。其中地上一層主要為110kV GIS（Gas Insulated Switchgear，氣體絕緣組合電器設備）室、主變壓器室、接地變室和10kV配電裝置室及保安室；地上二層布置了電容器室、二次設備室及安全工器具室，地下一層為電纜層。此樓寬為18m，長為54.6m，地下層高3m，地上一層高6m，地上二層高為4.5m，且變電站布置在建筑北側[2]。

2.1 配電裝置的布置

（1）主變壓器

依照建筑的整體結構，對于主變壓器采用了本體室內布置，散熱器片室外布置的方法，在建筑西側，采用13m的間隔寬度，利用電纜，將主變壓器高壓套管和110kV GIS予以連接，利用銅排，將主變壓器和10kV配電裝置進行連接。

（2）10kV配電裝置

在此智能變電站電氣主回路設計中，選擇了鎧裝移開式的金屬封閉開關柜，這種開關柜一方面能夠保障供電的平穩性，另一方面能夠有效減少運行維護的次數，同時，因為體積小的原因，其占地面積也不是很大，起到了節省空間的作用。利用半絕緣管母將位于配電裝置室北端的擴建端和主變壓器相連。10kV配電裝置室全長為36m，層高為4.5m，寬度為10m。采用戶內式的方法來布置10kV電容器，且每臺變壓器都帶有兩組處于一個電容器室內的電容器，單套10kV電容器組尺寸為3.6m×1.7m。

（3）110kV配電裝置

選擇用戶內型的三相共箱式GIS設備作為110kV配電的主要裝置，位于一層配電裝置室內，使用電纜作為進線和出線，單列布置斷路器，斷路器采用彈簧操動機構，在遠景共有主變進線3回、110kV進線3回、橋間隔2個，PT間隔3個。

（4）電纜敷設

在此智能變電站電氣主回路的設計中，其敷設方法選擇了電纜半層、橋架敷設。在低壓電力電纜采用三芯金屬鎧裝銅芯電纜，而在控制電纜上選擇銅芯電纜，在高壓電力電纜上，選擇單芯金屬鎧裝銅芯電纜和三芯金屬鎧裝銅芯電纜。

2.2 變電所的設計

為了確保智能變電站內部的所有設備都可以得到一個平穩安全的運行環境，在值班室里，不能有高壓設備存在，值班室的門需要向外開放，而電容器室、高壓配電室與低壓配電室的門最好靠近值班室。如果變電所采用的設計方式為單層布置，那么10kV電容器的成套裝置和接地變成套、消弧線圈裝置都應該分別安排在單獨房間。在安全距離方面，凡是有電的設備都應該保證其離墻、離地的距離符合規章要求；其次，為了方便主回路的進線與出線，可以考慮架空的方式，如果選擇架空進線的方式，那么在高壓配電室就應該配置在進線端，在安裝變壓器的時候，應該盡可能地讓其接近10kV配電裝置室；然后，需要考慮到智能變電站的檢修和維護工作，智能變電站內，在高壓配電室附近應該設置值班室，同時，結合實際條件應該設立單獨的維修間或是工具材料儲存室；最后，在設計變電所時，應該積極更換具有更大容量的變壓器。

2.3 抗震設計

抗震設計時，需要參考智能變電站所在區域的抗震設防烈度，需要參考選址地區的地震動加速度。如在案例中，該選址地區的抗震設防烈度是八，而基本的動加速度是0.1g，那么在電氣主回路設計中，為保護回路中的電氣設備，采取的具體抗震設計為：所有建筑物為對稱布置，維持建筑的整體性，且GIS和主變的基礎都利用焊接方式，進而減少因地震帶來的設備滾動損壞問題，在GIS的母線上，都設置有伸縮節，且在分接的地方，設置了伸縮縫。

2.4 絕緣配合和與電壓保護endprint

在110kV智能變電站電氣主回路的設計中，需要做好絕緣配合與電壓保護工作。

（1）絕緣配合

110kV智能變電站中，如果基準選擇為避雷器雷電沖擊10kA殘壓，配合系數需大于1.4，那么其中各設備的絕緣水平可如表1所示。

如表1所示，在選擇和設計各種電氣設備時，需要嚴格遵循要求，而為了防止雷擊，在110kV避雷器中可以安裝GIS內部的氧化鋅避雷器，依照B11032-2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器》和DL/T801-2002《交流電力系統金屬氧化物避雷器使用導則》完成型號的選擇工作。其額定電壓有效值為102kV，最大持續運行電壓有效值為79.6kV，操作沖擊殘壓峰值為226kV，8/20？滋s沖擊電壓，10kA殘壓峰值為266kV，1？滋s陡坡沖壓，5kA殘壓峰值為297kV。

（2）電壓保護

在設計110kV配電裝置雷電過電壓保護時，需要符合DL/T620-1997《交流電氣裝置的電壓保護和絕緣配合》中的規定，即在110kV無電纜段GIS變電站，需要將金屬氧化物避雷器安裝在架空線路和GIS套管的連接處，對此，在實際工程中，應該將氧化鋅避雷器安裝在110kV進線側。在智能變電站電氣主回路設計中，此類氧化鋅避雷器在防雷方面能夠取得較好的效果，而在110kV母線上，可以不用安裝避雷器。變壓器和氧化鋅避雷器之間的距離不應該大于130m，因此，在變壓器一端也不用再次安裝避雷器。而在電纜進線的時候，應該將氧化鋅避雷器安裝在母線上。以此來完成雷電過電壓的保護功能。

3 結束語

綜上所述，依照110kV智能變電站的建設規模及建筑主體可以完成主接線的選擇工作，參照國家規定，可以對整個電氣回路的裝置進行布置、完成變電所、雷電絕緣等多方面的設計工作，進而完成110kV智能變電站電氣回路的總體設計工作，讓其運行的平穩性、可靠性得到保障。

參考文獻：

[1]王源.110kV智能變電站電氣自動化設計初探[J].工業設計，

2016，11：151-152.

[2]沈毓，宋同，徐偉明.110kV智能變電站模塊化設計應用[J].內蒙古電力技術，2017，35（02）：63-66.

[3]王萍.關于變電站電氣設計方案的幾點探討[J].科技創新與應用，2014（29）：146.endprint