110kV變電站增容改造變電一次設計分析

云長江

摘 要：隨著城區用電負荷的不斷增長，部分變電站主變容量已接近滿載甚至已超載運行，為解決該類問題，通常對變電站采用增容擴建或改建以提高其供電可靠性和穩定性，滿足用戶的需求。本文將某110kV變電站#2主變增容改造為例，對其電氣一次部分進行設計，簡要分析包括主變壓器、電氣主接線、主要電氣設備、防雷接地設計等內容。

關鍵詞：110kV變電站;變壓器;電氣主接線;電氣設備;防雷接地

1工程概況

某待擴建110kV變電站設計終期規模為2臺主變壓器，容量2×40MVA，110kV出線2回，10kV出線22回。現已建設1臺40MVA的三相雙繞組主變壓器，110kV出線2回，10kVI段出線11回，10kVⅠ段無功補償裝置2套。110kV側采用單母線分段接線方式，10kV側采用單母線接線方式。110kV側建設情況為：110kV母線、#1主變間隔、PT及分段全部上齊;110kV出線2回，分別接于兩段母線。10kV側建設情況為：10kVⅠ段母線出線11回，3000kVar無功補償裝置2套。

2主變壓器的選擇

本次設計#2主變為戶外布置，通風散熱條件較好，故設計采用三相雙繞組、有載調壓、油浸式、低損耗、低噪音、自冷式變壓器。根據該供區負荷預測的需要和電網結構來確定主變壓器的容量。凡有兩臺及以上主變的變電站，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證供應該所全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。變壓器最大負荷按下式確定：Pmax=K0∑P式中：K0-負荷同時系數;∑P-按負荷等級統計的綜合用電負荷。對于兩臺主變壓器的變電站，其主變壓器的額定容量可按下式確定（重要負荷占70%以下）：SN≥0.7Smax=0.7K0×1.05Smax上式中考慮5%的線路損耗。如果重要負荷超過70%，則按原始資料中的百分比代替70%計算，來確定主變壓器的額定容量。本次設計#2主變壓器選用SZ11-40000/110型變壓器，其參數如表1所示。

S-三相;Z-有載調壓;40000-額定容量（kVA）;110-額定電壓（kV）。

3電氣主接線的選擇電氣主接線是電氣部分的主體，是將各種主要電氣設備按一定順序有機地聯結起來，并配置保護測量電器，構成變電站匯集和分配電能的一個系統。在主接線設計時，必須根據本變電站在系統中的地位、進出線回路數、負荷性質、工作特點、周圍環境條件等確定合理的設計方案，保證供電可靠性和電能質量，具有一定靈活性和方便性、經濟性、發展和擴建的可能性。本次設計的變電站電壓等級為110/10kV，其主要負責附近居民用電和重要工業區工廠供電。110kV側已有2回進線，10kV側已有11回出線。本次為增容改造工程，110kV原主接線方式不變，仍采用單母線分段接線方式。10kV側：可采用的主接線方式有單母線接線，單母線分段接線以及雙母帶旁路接線。根據《電力工程電氣設計手冊電氣一次部分》所述，有可能停電檢修斷路器，并且10kV側所有用戶都為單回路供電，可不設旁路母線。因此10kV側接線方式確定為單母線分段接線方式。本次需新增設10kV#2主變間隔，10kV母聯間隔，無功補償裝置2套。

4主要電氣設備的選擇

4.1高壓斷路器的選擇

斷路器型式選擇，除了應滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮便于施工調試和運行維護，本次設計為了保證供電可靠性，選用SF6斷路器。在校驗斷路器的斷流能力時，應用開斷電流代替斷流容量。一般取斷路器實際開斷時間（繼電保護動作時間與斷路器固有分閘分閘時間之和）的短路電流作為校驗條件。本次設計變電站110kV側選用LW30-126型斷路器，其參數如表2所示。

4.2高壓隔離開關的選擇

高壓隔離開關與斷路器串聯在回路中，網絡出現短路故障時，對隔離開關的影響完全取決于斷路器的開斷時間。故計算數據與斷路器選擇時的計算數據完全相同。110kV#2主變側選擇GW4-126DD和GW4-126D型隔離開關，其參數如表3所示。

4.3電流互感器的選擇

當電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇的比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當的指示。用于電度計量的電流互感器，準確度不應低于0.5級，用于電流電壓測量的準確級不應低于1級，非重要回路可使用3級。本次設計中，110kV側選擇LB7-110W3型電流互感器，其參數如表4所示。

4.4無功補償裝置的選擇

對于直接供電的末端變電站，安裝的最大容性無功量應等于裝置所在母線上的負荷按提高功率因數所需補償的最大容性無功量與主變壓器所需補償的最大容性無功量之和。負荷所需補償的最大容性無功量計算式為：

式中：Qcf，m-負荷所需補償的最大容性無功量（kVar）;Pfm-母線上的最大有功負荷（kW）;準1-補償前最大功率因數角;準2-補償后最大功率因數角;Qcfo-補償前后每kW有功負荷所需補償的容性無功量（kVar/kW）。

5防雷及接地

本站前期已在110kV出線構架布置2根25m高構架避雷針，在中控樓及10kV電容器場地旁布置2根25m高獨立避雷針，構成對全站的防直擊雷保護。其變電一次設計是一次較為綜合性的實踐過程，它必須結合工程實際情況，現場全面及準確的資料收集，確保其設計合理性，滿足電力系統的安全、經濟、可靠、環保的基本要求，同時注重了解和應用新技術、新設備。

參考文獻：

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