110kV變電站配電設備設計及配置分析

陶格套夫

摘要：變電站是配電系統中重要的組成部分，完善變電站的配電設備設計和良好的配置對于安全高效配電有著非常大的作用。本文主要結合目前的變電站配電設備配置，對110kV配電設備的設計和配置進行分析。主要從主變壓器的臺數、容量、形式確定和選擇以及斷路器設計和選擇、隔離開關以及電壓主線的選擇等方面進行探討。

關鍵詞：110kV變電站;配電設備;設計及配置

引言：為了實現企業的生產需求目標，滿足人民的日常生活需要，為了有效的實現110kV線路的安全供電，要科學、合理設計變電站配電設備，并對其進行優化設置。

一、110kV智能變電站的特點

（一）通信標準化

新網絡通信體系IEC61850標準定義了自動化變電站系統的國際通信標準，使設備之間能夠實現相互操作和全站信息共享等功能，讓不同廠商生產設備之間在變電站使用中自由連接。

（二）狀態可視化

變電站的智能化可以監測全站設備運行狀態，經過計算機技術以及網絡通信技術等，再使用特征參數，以便及時發現設備的運行或潛在故障。設備狀態檢修的基礎是設備狀態監測，相比較原始的設備計劃檢修模式，狀態檢修模式減少了許多沒必要的檢修和停電事故，更加有針對性和合理性，降低了設備檢修維護成本。

（三）功能一體化

系統功能集中，裝置相互融合，設備功能集成，各設備電源系統一體，進行信息互動[1]。

二、110kV變電站的主變壓器的設計及配置

（一）主變壓器臺數的確定和選擇

變電器在110kV變電站中是非常重要的設備，主要作用是通過變換功率減少供電線路的能耗消耗和供電成本，能夠實現遠距離配電。首先對主變壓器的臺數和配置進行確定，可以有效地實現110kV變電站配電的設備設計。目前，我國的城鄉電輸配實際情況，110kV配電變相轉換功率為向10kV、35kV兩種線路進行，變電站主變壓器一般設置兩臺，可以進行互為備用，提高了變電站供電的可靠性和穩定性，防止變電站主變壓器出現故障影響用戶用電，最大程度的避免故障和檢修發生停電現象。在大型變電站或孤立的一次變電站盡量安裝三臺主變壓器，其主變壓器的接線網絡配置模式較為復雜，要求施工技術和維護技術能力較高，因此，一般小型變電站、單一變電站設計兩臺變壓器設置即可。

（二）主變壓器容量的確定

110kV變電站的主變壓器需要滿足正常變壓、負荷需要的基礎上進行容量確定，容量空間上浮百分之十以上以滿足臨時負荷增加需求。變電站所帶的負荷性質和電網的結構，這兩個因素決定了主變壓器容量的大小。通常情況下，重要負荷的變電站要考慮其中一臺變壓器停止運行時，另一臺變壓器的負荷和容量在一定時間內滿足一級、二級的負荷需要，一般的變電站需要當一臺主變壓器停止運行后保證滿足對于另外的主變壓器全部用電負荷的百分之七十以上的用電需求即可。以保證百分之七十的用電負荷為例，由于主變壓器的事故過載負荷能力一般為百分之四十，即使一臺主變壓器發生故障停運，另一臺變壓器也可以滿足用戶用電需求。主變壓器容量級別不適宜過多，容量級別盡量標準化、系列化，主變壓器的容量可以采用S=0.7×（S1+S2+…+Sn）的公式進行計算。公式中S代表主變壓器的容量，S1、S2、Sn分別代表35kV、10kV等分別代表變壓器另一側的負荷。

（三）主變壓器的形式選擇

主變壓器需要綜合考慮主變相數、主變調壓方式、連接組別、繞組數、容量比等諸多因素進行選擇。通常情況下變電站主變壓器的設計都采用三相線或者單向線，規模較大的變電站宜選擇單相，否則選擇三相為宜;繞組數在110kV變電站的設計中的選擇，當通過變電站主變壓器各個側繞組的功率達到變壓器總容量的百分之十五時，應當使用三繞組變壓器，根據施工條件、工程要求，對分裂變壓器、自耦變壓器和普通三繞組變壓器;分接頭開關來控制變電站主變壓器的電壓，主要通過無激磁電壓、有載調壓兩種方式控制;我國110kV變電站主變壓器繞組采用Y連接方式。此外，當冷卻系統出現故障時，主變壓器所允許的過負荷的大小，例如按照《電氣工程電氣設計》手冊規定，冷卻系統發生故障，當空氣溫度為零度時，允許的運行時間不能超過18小時，當空氣溫度為十度時，允許運行時間不得超過八小時。運行時間如果超出上限，就容易出現燒壞主變壓器的情況[2]。

三、110kV配電運營設備及其設計、配置

（一）配電運營設備

一般布置為110kV的戶外配電裝置，大部分使用軟母線半高型的布置方式;過電壓保護與接地時，主要利用裝設在110kV出線門型架上的兩支二十五米高的避雷針和站內兩支二十五米高的獨立避雷針聯合作為防直擊雷保護，變電站主要以水平接地體為主要接地方式，以垂直方向的接地極為輔。水平接地帶主要是用熱鍍鋅扁鋼，垂直方向主要是用熱鍍鋅角鋼，主控制室和屋內配電裝置埋設環形接地網，各設備接地部位和主接地網應相連，構架避雷針、獨立避雷針和避雷器設置以垂直接地極組成的集中接地裝置和屋外主接地網相連。

逆變電源分系統的具體配置一般為逆變電源柜一面，正常運行時逆變電源模塊大致由交流分系統進行供電，故障時由外接直流電源供電。

通信電源分系統一般采用DC48V，大部分是正極接地，不單獨設置通信電源，配置兩套DC/DC轉換裝置。變電站按照無人值班設計，監控系統采用較先進的計算機監控系統。

（二）斷路器的設計和選擇

斷路器是保障變電站和線路正常運行的重要電氣設備，在110kV變電站中保護和控制了高壓回路。110kV變電站斷路器的選擇以同一型號、廠家的設備為佳，從配電的成本和維修角度來看可以減少備用件的種類，有利于進行日常維修和維護工作。斷路器需要根據變電分測額定電壓、動穩定電流、額定電流和熱穩定電流來選擇確定、設計額定開斷電流。在進行斷路器的確定時，需要確保斷路器具有良好的熱穩定性、動穩定性、絕緣性、較強的短路能力以及盡可能短的分段時間，來實現變電站安全、高效運行的目的。110kV變電站的斷路器一般使用六氟化硫斷路器，優點是絕緣性能好、體積小、使命壽命周期比較長，這類斷路器的滅弧能力較強，比較易于維護和檢修。

（三）隔離開關及電壓主線的選擇

隔離開關的主要作用是隔離電源，有效控制110kV高壓線路，隔離開關在分開之后必須要有足夠的絕緣距離、比較明顯的斷開點和良好的動穩定性、熱穩定性以及機械強度，隔離開關的還要裝設必要的連鎖機構。110kV電壓主線大部分使用軟導體導線，最廣泛應用的是加強型鋼芯鋁絞線，電暈檢驗要根據實際情況來進行。

（四）設計消弧及過電壓保護裝置

設計消弧及過電壓保護裝置是能夠迅速消除中性點非直接接地系統弧光接地給電氣設備帶來危害的新技術產品，能夠確保10kV、35kV系統弧光接地過電壓和諧振過電壓不致造成危害。中性點不接地系統加裝本裝置后，在發生系統單向弧光接地時可以及時在30ms之內動作，使故障點電弧立即熄滅，有效限制弧光接地過電壓;裝置運作后可以允許通過200A的電容電流連續通過兩個小時以上，便于用戶完成轉移負荷的倒閘操作之后再處理故障線路;可以通過這個裝置將發生在相與相之間的各種過電限制在三點五倍以下。裝置為金屬鎧裝封閉開關柜，具有諧振過電壓保護功能、弧光接地過電壓保護功能、故障信息上傳功能和裝置本體故障保護等功能[3]。

結論：通過以上敘述，要科學的進行互感器選擇，對配電裝置的布設進行優化，做好防雷保護、主變壓器、主要配電運行設備的設計和配置，最大限度的降低突發性事故的不利影響，促進變電站的正常運行，實現供電目標，為國家電力安全穩定的傳輸做出貢獻。

參考文獻：

[1]宋子寧.110kV變電站配電設備設計及配置研究[J].工程技術與管理（英文），2019，003（004）：P.66-68.

[2]楊樂.淺談110kv智能變電站繼電保護的運行維護[J].建筑工程技術與設計，2018，000（034）：2518.

[3]劉雷.110KV智能變電站繼電保護運維方式探究[J].科學技術創新，2020（01）：187-188.