淺談110kV變電站電氣設計

李仕文

摘要：隨著社會經濟的快速發展，我國人民物質生活水平也得到普遍提升，人們對于電氣設備越來越追求便捷化、舒適化、實用化、安全化。而為了滿足人們對于電氣設備的上述使用需求，則需要通過電氣設計來不斷改善、逐漸實現。本文則根據變電站實際情況，對變電站設計要點進行深入分析，并且提出了一系列極具針對性的方法。

關鍵詞：110kV變電站;電氣設計;接線設計要點

1變電站概述

變電站，改變電壓的場所。為了把發電廠發出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變為高壓電，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設備是開關和變壓器。按規模大小不同，稱為變電所、配電室等。改革開放以來，我國人們的生活水平的不斷提高及生產業產能的迅速增長，這為我國農網及城網規模建設、供電能力和供電質量提出了更高的要求。隨后，國內ll0kV變電站建設數量迅速增加。在城網建設設計過程中，110kV變電站是最為核心的技術內容之一，而有關110kV變電站的合理設計是城網改造和建設中的一個重要的有待解決的課題。文中分析了ilOkV變電站電氣設計中遇到的主要技術問題，并提出了一些個人的想法。

2 110kV變電站電氣設計

2.1主接線設計

110kV變電站中，電氣主接線是變電站設計的首要部分，更是電力系統中一個十分關鍵的環節。在對變電站主接線進行設計的過程中，應該充分考慮變電站運行中對于靈活性和可靠性的需求，對可能存在的影響因素進行全面細致分析，確定好多個技術方案，通過彼此之間的分析對比，選擇最佳方案來保證主接線設計的效果。具體在進行變電站主接線設計的過程中，必須關注以下幾個核心要求：首先，主接線必須具備安全可靠的性能。供電可靠性要求是變電站設計的首要要求，在進行主接線設計時，應當綜合考慮變電站一次設備和對應的二次設備在運行中的可靠性，同時盡量選取可靠性高的電氣設備從而簡化接線，降低電力突然中斷的概率，盡可能減少停電帶來的損失;其次，主接線必須能夠實現靈活快速轉換，滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。在110kV變電站中，主接線必須能夠適應不同設備在不同條件下的運行需求，遇到突發問題時可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足電力系統在事故運行方式、檢修運行方式以及在特殊運行方式下的不同要求。最后，主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下應盡量做到經濟節能。110kV變電站主接線的設計應當盡量力求簡單，最大可能減少不必要的電氣一次設備和元件。另外還需要為配電裝置布置創造條件，盡量減少變電站占地面積，強調靈巧輕便，減少電能傳輸過程中的損失。主接線可以分為單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、橋型接線和角型接線等，變電站的接線方式，主要取決于變電站電壓等級及出線回路數和運行方式，需要根據變電站的具體情況選擇最適合的接線方式。

2.2無功補償設計

早期的無功補償裝置為同步調相機和并聯電容器。同步調相機可對系統無功進行動態補償，但是運行中的噪聲和損耗都比較大，且造價高、運行維護復雜。并聯電容器雖然簡單經濟、使用靈活，但其阻抗固定，不能實現對無功功率的動態補償。目前，110kV變電站中采用的無功補償多是靜止無功補償器，其基本原理，是選擇晶閘管作為相應的固態開關，實現對于電容器容量和電抗器容量的有效控制，以此來保證無功補償的效果。這里對幾種常用的靜止無功補償裝置設計進行簡單分析。

2.2.1晶閘管控制電抗器型靜止補償器（TCR）無功補償裝置

TCR無功補償裝置由一對極性相反的并聯晶閘管和一個電抗器串聯而成，當電路中有效移相范圍在90-180°，觸發角為90°時，晶閘管導通且到導通角為180°，電抗器吸收的無功電流會達到最大值。通過增加觸發角的方式，能夠對補償器的等效導納進行增加，因此在實踐中，對于補償器吸收無功分量的改變可以通過觸發角調整實現。TCR無功補償裝置的響應時間不會超過半個周期，能夠實現對無功功率的連續吸收，不過因為電流諧波的存在，會消耗有功功率，成本也較高。

2.2.2晶閘管投切電容器型靜止補償器（TSC）無功補償裝置

TSC無功補償裝置包含了一對極性相反的并聯晶閘管以及串聯的電容器和電抗器，在進行設計時，需要對電容器投切的具體時刻進行明確，即晶閘管兩端電壓為零或者電容器兩端電壓與電源電壓相同時。一般情況下，TSC無功補償裝置采用的都是過零投切，此時電路中不存在沖擊電流，而從保證投切效果的角度，必須預先對電容進行充電。對比TCR無功補償裝置，TSC無功補償裝置中電容器僅有投入和切除兩個狀態，因此不容易產生諧波，不過因為無功功率補償量的跳躍性，存在響應速度較差的問題，如果電力負荷產生的諧波電流較大，TSC的運行會喪失可靠性，諧波的存在也會導致并聯電容器的過壓、過流或者過熱問題，嚴重的甚至會造成電容器擊穿。

3主要設備的選擇

3.1主變壓器的選型

確定主變容量

確定主變容量應充分考慮未來5～1O年該區域的發展規劃。應結合電網的結構特點、負荷的性質及所在城市區域的規劃等來確定主變容量。關鍵區域及帶有重要負載的變電所，還應加設一臺備用變壓器，當其中一臺變壓器因故障停止工作時，可及時啟動備用變壓器并對故障變壓器進行搶修。備用變壓器負荷應達到I類及Ⅱ類供電標準。

確定變壓器臺數

通常變電所裝有2臺主變壓器，以確保變電系統的可靠性。根據近幾年的發展情況及未來的市政規劃，并結合上述綜合因素，擬選用型號為SF7—40000/110的變壓器。

相數選擇

在沒有特別要求，設備運輸不存在約束時，不高于330kV的變電所變壓器相數一般選用相。

確定主變繞組數量。作為直接將高壓變為低壓并接人負荷中心供電的變電所，要避免容量重復，簡化電壓等級，通常變壓器選用雙繞組形式。

繞組聯結方式的選擇。不低于ll0kV的變壓器繞組聯結方式應選用“Y”型連接，不高于35kV時，應采用“Y一△”型連接。

3.2斷路器選擇斷路器的選擇依據

斷路器選擇斷路器的選擇依據主要包括：

斷路器的空開額定電壓應不低于線路的額定電壓;

斷路器的空開額定電流應不低于線路的負載電流;

電磁脫扣器的空開整定電流應不小于負載電流的峰值。

3.3設計直流系統

整個變電所設有一套直流系統，根據雙饋雙充進行配置，主要用于為所內自動控制系統、通信系統、一、二次設備提供電能。直流系統電源采用AC一220V，蓄電池組容量為200Ah，采用閥控式全密封酸鉛電池，共108只，將其分為兩組，以停電按時間為2h考慮。該直流系統以單母線形式進行分段聯接，每段均設有分段開關，每個組蓄電池組均設有獨立的充電裝置，模塊配置根據N+1原則，充電裝置均配有高頻開關電源，充電機采用4塊模塊（20Ao將其旋轉于專用的蓄電池室內。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。lOkV部分則按10kV母線分段隋況設置。每一段母線均按雙回路配置。

4結束語

電力輸送切實關系到人們的生產生活和整個社會經濟的運行狀態，因此，變電站的設計是否合理是至關重要的。規模不同的變電站其采用的變電設備和方式也是有差異的，因此，在設備設計選擇時要根據不同情況酌情處理。在變電設備選擇時，總體要遵循電流輸送的穩定性，經濟性和安全性等原則，最大限度的減少電力故障問題的發生。

參考文獻：

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