110k V變電站電氣設計及其防雷保護

王寶英

（中冶焦耐工程技術有限公司）

0 引言

隨著社會發展各項新型技術的不斷創新研發，電力技術也在我國獲得了大力發展，110kV變電站對于人類社會的日常供電中作用重大。但是長期所處外部工作環境，極易受天氣等外在因素影響變電站的安全穩定運行［1］，所以為了保證110kV變電站可以為人們正常供電，有必要對110kV變電站電氣設計及防雷保護問題進行探究，在現有技術基礎上優化設計，提高110kV變電站的自我防控技術水平，保證其能夠為社會穩定供電。

1 110k V變電站電氣設計防雷保護意義

隨著人們逐漸增加的電能需求，也自然提高了供配電的安全運行穩定性標準，能夠合理運用變電站，更好地滿足社會大眾在日常生活、生產中的用電所需，對于能耗問題有效控制，110kV變電站已經作為我國供配電網系統中不可或缺的關鍵組成，所以保障110kV供電系統安全穩定運行至關重要，不僅需要優化現有電氣設計，還需要增強變電站的防雷能力［2］。這樣才能夠不斷完善變電站整體性能，也能夠為用戶們提供更加安全全面的技術服務。

2 110k V變電站電氣設計

2.1 設計原則

想要保證110kV變電站的安全穩定運行，電氣設計方案是否科學合理對變電站的綜合運行效率產生直接影響，通過電路滿足差異化電氣設備連接，從而成功轉化電力資源效能。電氣主接線可以實現基于電源線、引出線，充分運用母線安全運營變電站。那么在設計110kV變電站的電氣主接線時，就需要遵循以下原則［3］：

1）以變電站和電網的實際運行狀態為設計依據，從全面視角綜合考量設計影響因素，制定科學合理最優化的電氣組接線方案。

2）間接采購電氣設備性能，科學規劃配電結構，并且設計配電路自動跳閘保護系統，確保區域電網可以安全穩定運行。

3）電氣設備的連接工具以電氣主接線為主，立足長期和短期都需要對100kV變電站的運行負荷影響進行分級。

2.2 電氣主接線設計

在設計電氣主接線的過程中，需要考慮內容包括以下幾方面：110kV變電站處于電力系統中的地位作用；立足長期和短期的不同發展規模；能夠實現負荷分級明確出現回路所致主接線的影響情況；主變臺數所造成的主接線影響情況；變站的備用容量所造成的主接線影響情況。

變電站中的電氣主接線主要是在變電站的電力系統中，為了更好地符合既定功率傳送與運行的要求而實現電氣設備之間連接的電路，這一電路本身具備傳送電能的作用和價值，一般電氣主接線是將電源的進線與引出線作為整個線路的基礎，然后將母線作為中間環節，從而形成電能輸配電路。

所以在本次設計電氣主接線首先需要結合110kV變電站的實際情況，結合擬定方便可行的主接線方案，主要包括了主變壓器的容量、臺數、形式、各級配電裝置具體的接線方式，與主接線的需求相結合，基于技術層面對不同接線設計方案優缺點進行論證，確保電氣接線方案最優化成功繪制主接線圖。與當地電力運營的實際情況結合［4］，盡可能選擇同類型輸電材料，在具體選擇過程中還需要對輸電線路質量及線損相關問題綜合考慮，確保今后電網升級改造中能夠選擇材料規格等同的輸電材料。在變電站的電氣設備選擇的過程中為了更好提高變電站的運營可靠性，所有的電氣設備都需要進行標準可靠的數據測試，在鑒定通過之后，才可以投入變電站的建設當中。

3 110k V變電站防雷保護設計

3.1 雷電入侵途徑

電能對于我們的當代社會生活各方面發展來講，是不可或缺的關鍵能源，保護電能也是社會各行業均能夠正常有序運行的實際所需，但是外在天氣還是會不可避免地對110kV變電站運行產生較大影響。一旦遭受意外雷擊便會在一定程度上對變電站運行安全穩定性產生影響，與目前的110kV變電站運行情況來看，所遭受的雷擊通常會造成較大的受損可能性，以及局部線路防護層也會發生意外破損，造成較大的變電站內部轉化電壓，超出原本承受標準內的電壓限制。這樣便會不斷減小110kV變電站的使用期限［5］。應當采用有關技術手段保護110kV變電站，這樣便能夠有效避免變電站所受雷擊。變電站電力設備直接遭受雷擊情況相對較小，一般情況下會沿著電源入侵，譬如避雷器動作就是避雷器增加兩倍疊壓后，發生的電磁感應耦合低壓，運用自動化、微機保護模塊所致。雷電極可能沿通訊網入侵，雷電引發通信設備電路的過電壓，一般會在串行通信口直接作用電位差，這是低壓電源缺少必要的防雷措施所致。

3.2 防雷保護設計方案

在如今有關110kV變電站的防雷保護設計中，現有設計通常在極易發生雷擊所在位置范圍內，安裝防雷設備或電力導線安裝防雷層。面對直擊雷情況，可以運用避雷線、避雷針、避雷網以及避雷器等，設計防雷接地裝置快速成功實現雷電流接地。需要實現變電站系統與公共系統之間的有效接地單點連接。此種接地形式可以有效避免雷擊所造成的儀表功能損害。同時在實現等電位接地過程中，還應當進一步重視現場施工標準，系統化接地范圍應當保持于20m以上，引下線的整體電纜距離則應當在2m以上［6］。也可全面勘測現場環境情況，之后在雷擊頻率較高的位置安裝SPD設備，從而實現對電流的分流處理，有效避免雷擊災害。

對于整體的變電站防雷設計則需要將避雷針安裝所需位置上，從而對變電站所受雷電干擾情況的發生率有效控制。構建屏蔽體，從而有效避免出現雷擊情況中的電磁脈波，干擾現場儀表的系統功能。對于不同的雷電破壞類情況的出現，確保整體選擇的合理性。在110kV變電站電路系統控制中，構建屏蔽體能夠有效控制且阻斷電磁脈波，防止出現DCS受雷擊的干擾情況，加大對其的保護力度。也可對于110kV變電站的內部設施設備，譬如計算機主機、載波機、RTU等設備，可以運用建筑物屏蔽措施，對保護對象采用金屬網管、金屬網泊殼成功包圍，從而實現保護目的。還可以運用恰當布線，對于產生的電磁脈沖干擾情況有效預防。

除此之外，現代化科技的飛速發展也使得變電站防雷措施有創新方向，大力建設智能化變電站設計智能防雷保護系統以及智能化防雷檢測，譬如一旦發生變電站供電故障情況，能夠自動檢測微歐表的具體框架、電纜屏蔽層以及機柜，從而根據檢測情況自動開啟備用系統變電站，確保電氣導通便可以對雷電所致損失情況有效控制。

4 結束語

總而言之，日后對于110kV變電站的電氣設計和防雷保護設計中，需要制定科學合理的規劃方案，與110kV變電站的實際運行情況相結合，并綜合考慮所處當地的外界天氣、位置環境等因素，科學設計防雷保護措施，在未來110kV變電站運行發展中，也會運用更完善的電氣設計和防雷保護措施，確保110kV變電站能夠安全穩定運行。