110kV變電站的電氣設計與防雷保護研究

朱振日

摘 要：電力行業的快速發展需要滿足人們的各方面需求。。變電站直接影響著輸配電的安全與穩定，在一定程度上是用電安全的保障。110kV變電站的設計中，需要根據其功能，進行科學的電氣設計與防雷保護。文章分析了電氣設計的原則與要求，探討了設計的主要內容與防雷保護的重要性，對促進電力行業的穩定發展具有重要的意義。

關鍵詞：110kV變電站;電氣設計;防雷保護

1.110kV變電站設計原則及基本要求

110kV變電站的電氣設計中，其包含的內容較多，往往需要設計人員充分考慮這些因素之間的協調與沖突，進而提高變電站的實際功能。在變電站的主接線方案的確定上，變電站設計人員需要結合變電站的總體規劃、自身的實際作用等加以確定，一般情況下，主接線方案的出現直接決定著變電站的規模，而規模與變電站中電氣設備的選擇、配電裝備、繼電保護等息息相關，直接影響著電網系統運行的安全性與穩定性。基于此，在主接線設計中，相關的設計人員需要充分考慮可能影響其應用效果的因素，進而確定主接線方案，需要從經濟性與技術性的角度出發，選擇最優的設計方案。具體來說，主接線方案需要考慮以下設計原則：①變電站在總體電力系統中所具備的作用與功能，進而進行相關的設計，如果不考慮該因素，就會影響其在電力系統的正常運行。②變電站自身的近期目標與長遠發展規劃，該因素的考慮直接決定著變電站運行的穩定性與可靠性，對于保證變電站的總體設計方向等有著重要的意義，能夠使得相關的設計方案得到優化，進而使得方案的內容等真正落到實處。③變電站備用容量的大小等，如果備用容量遠遠小于變電站的實際需求，就會降低系統運行的可靠性。

2.110kV變電站的電氣設計

2.1主接線的設計

在變電站主接線的設計中，需要首先根據變電站的規模與功能等要素，確定最優的主接線設計方案，在該方案中，還應該包含變壓器的形式、臺數、容量等內容，在此過程中，還需要充分考慮變電站設計中對于主接線的要求，從而對比各個主接線方案的經濟性與技術性，分析各個方案的優勢與不足，進而進行方案的比對，保留兩個技術性最好的方案。隨后相關人員需要從經濟性與實用性的角度出發，選擇最優的主接線方案，從而在方案確定的基礎上繪制電氣主接線圖。在電氣設計中，電氣設備的選擇直接影響著110kV變電站功能的發揮。

2.2主變壓器的合理選擇

110kV變電站是設計中，主變壓器是其中的重要內容，主變壓器的選擇是電氣設計中的關鍵部分，相關人員需要在此基礎上充分考慮以下設計要素：

2.2.1（1）設計人員需要對于電力系統運行中電力使用的負荷變化情況等進行主變壓器的合理選擇，選擇需要考慮其性能、經濟性等要求，從而提升電氣工程的整體運行效果，保障其可以在變電站運行中發揮其應有的作用。

2.2.3主變壓器選擇需要與變電所運行具有一致性，進而使得主變壓器與變電站運行具有適應性，能夠在變電站運行中保持其實用性，另外，電氣設計人員還需要充分考慮其容量等指標，進而提升主變壓器與系統運行的緊密聯系，使得其可以在后期的運行中發揮其潛在的價值

2.2.4電氣設計人員需要充分考慮變電站的實際需求，進而進行主變壓器規格、型號、數量等的確定，使得主變壓器的選擇與應用能夠滿足變電站運行的實際需求，保證其功能發揮。

2.3高壓配電裝置的設計

在110kV變電站設計中，高壓配電一般采用的是GIS配電裝置，在這種設計形式下，110kV變電站設計會對城市的中心城區等產生極為不利的影響，運行中會產生一定的噪音污染等，影響了周圍居民正常的生產生活。在這種情況下，高壓配電一般在戶內布置，否則，如果其環境狀態較好，也可采用戶外布置的方式。如果在戶外布置中采用AIS布置方案，一般多采用戶外軟母線半高型布置或者普通中型布置的方式，而不采用高型布置的方案，因為高型布置的方式具有材料消耗多、投資大的特點，不具有經濟性與環保性的特點。

3.110kV變電站的防雷保護

3.1變電站的進線保護

110kV變電站在進行防雷保護時，需要充分考慮變電站的運行與使用情況，隨后再加以限制雷電電流流經避雷器的幅值與雷電波陡度等。當在實際的使用中，線路存在過電壓現象，此種情況下，幅值為線路絕緣的50%的沖擊閃絡電壓行波向變電所運動，而對于沖擊耐壓而言，其線路中的電流幅值要遠遠高于變站站設備。在這種情況下，變電站的防雷設計主要是要在距離變電站僅限位置較近的線路中安裝相應的避雷線。如果沒有使用避雷線，就會導致當變電站進線在雷擊作用下，流經避雷器的雷電電流幅值、陡度等就會超過線路本身的承受極限，進而導致線路的損毀等。為了在防雷保護設計中將雷電波的出現范圍確定在變電站一段進線段外的范圍內，對于110kV中沒有避雷線的線路而言，就需要使用相應的避雷線，該避雷線的長度需要在1～2km，降低進線段中雷電波存在的可能性。如果變電站中線路的絕緣性較好，就需要在進線段的手段加裝管型避雷器，進而使得其可以起到對雷電波幅值調節的作用。對于容量較小的35kV變電站而言，進線保護需要充分考慮雷電活動的強度等進行防雷保護的設計，在此情況下，其防雷保護相對簡單，避雷器與變壓器的距離一般在10m內，由于變電所范圍較小，入侵波陡度會相對較大，因此進線段的避雷線長度可以大幅縮短。同時還可以在進線段首端安裝管型避雷器，從而進行雷電流的限制。

3.2接地屏蔽技術

就變電站的防雷保護設計而言，其中還包含了接地屏蔽技術。電力系統一般包含了保護接地、防雷接地與工作接地三種。就保護接地而言，一般是指電氣裝置金屬外殼的構架，而工作接地一般是為了保證電力系統所有裝置的穩定、正常運行的接地系統。防雷接地則是為了向大地釋放雷電流的作用而設計的。防雷接地設計中，通過對各種接地極的使用，實現了雷電流的釋放，進而保障了相關的電氣設備的安全與可靠運行。電網系統運行中包含的電氣設備、儀器較多，這些設備與儀器都需要進行必要的接地設計。防雷接地設計中，防雷接地以下線路的布線直接決定了其整體的防雷設計效果。雷電流通過接地系統中的接地極進入大地中，一旦接地附近的土壤中存在較大密度的電流時，就會被擊穿，在這種情況下，接地極附近的土壤導電性大幅提高，可以成為良好的導體。雷電流等的頻率較高，這種特性就決定了其在接地電感中的影響較大，進而使得相關的接地體不能發揮其應有的作用。就這方面而言，同一接地裝置沖擊下，接地體的電阻值存在差異。變電站的防雷設計中，一般可以利用自然接地體來實現防雷保護，比如與大地連接的建筑物、金屬而機構、地下管線等。

結束語

綜上所述，110kV變電站在電網運行中起到了重要的作用。基于此，需要在變電站的電氣設計與防雷保護中充分考慮各方面的因素，提高設計的科學性，使得這些設計方案可以在變電站的運行中發揮重要的作用，提升電力系統運行的安全性與可靠性，發揮最好的經濟社會效益。

參考文獻：

[1]田萬韜，楊玥.35-10kV總降壓變電站一次部分電氣設計和防雷保護研究[J].數碼世界，2018（4）：349.

[2]查家駿.110kV輸電線路雷擊故障事件及預防措施研究[J].農村電氣化，2018，377（10）：40-42.

[3]申莉華，楊帥.110kV變電站的電氣設計與防雷保護研究[J].內燃機與配件，2018（12）：223-224.

[4]查家駿.110kV輸電線路雷擊故障事件及預防措施研究[J].農村電氣化，2018，377（10）：40-42.

[5]申莉華，楊帥.110kV變電站的電氣設計與防雷保護研究J].內燃機與配件，2018（12）：223-224