浅析110kV变电站设计方案优化

马少仕

摘 要：在依据任务书要求的基础上，对某一地区的负荷状况进行了大量的分析和研究，并预测了其未来的发展趋势；分析了各电压等级侧的用电主接线方式，通过负荷和供电范围确定所用变压器的数量、容量和型号等；探讨了该地区建设变电站的必要性，依据短路电流来确定各个设备的选型，并给出了相应的选择结果，最终完成了110 kV变电站设计方案的优化。

关键词：110 kV变电站；设计方案优化；主接线；双母线

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0049-02

1 变电站所址和水文情况

据有关部门考察统计，某地区的面积为10 000 m2，环境清洁，没有严重的污染现象。该地区年最高气温达到32 ℃，最低温度为-5 ℃，年气温平均值为18 ℃。该地区表层为潮淤土，周围地势总体较为平缓，由西向东呈倾斜趋势，平均坡降为3%，地面黄海高程为110 m。该地区干旱少雨，属于大陆性气候，7月份降雨较多，蒸发强烈，年均水面蒸发量达到1 060 m，蒸降比为5∶7. 该区域低洼较多，且降雨具有时间短、强度大的特点，在多雨季节极易出现洪涝灾害。该地区附近是暴雨形成的洪水坡面，洪水灾害风险较大，因此，要对其降雨量进行测量、记录。表1为所址区域实测历时最大暴雨。

在暴雨设计中，采用了本省的暴雨洪水图集查算最大雨量参数。设计暴雨计算参数见表2.

2 变电站规模分析

本次研究的变电站主要用于附近的工业生产和居民生活用

电。本文对该地区110 kV变电站的系统进行了研究和设计，变电站建设完成后主要用于居民生活用电，而民用用电的基数很大，因此必须提高供电效率和供电水平才能够满足居民对电能的需求，同时也可以增加电力企业的收益。

3 变压器的选择

3.1 变压器参数的确定

主变压器的参数需要依照电力系统未来5～10年的发展前景来制订，同时，还要综合考虑输送的电能功率、线路的回线数以及变电站的电压等级等因素。如果变电站处于正常的外部环境下，则可以选用油浸式变压器。变压器型号可以优先考虑SL11系列和目前常用的S12系列，由于其具有损耗低、稳定性强等优点，应用比较广泛。

3.2 变压器数量的确定

变压器数量的确定要遵循以下几个原则：①以供电的可靠

性为基础。如果所接负荷中存在较多的一级负荷和二级负荷，则要求所使用的变压器数量必须在2台以上，以保证供电的可靠性。②在负荷集中且容量较大的情况下，即使存在三级负荷，也需要有2台或2台以上的变压器，以免造成较大的经济损失。③由于外部气候、环境因素导致负荷存在较大的浮动时，采用2台主变压器来实现灵活的投切。④尽管3台主变压器能够确保供电的稳定性，但是需要较多的资金投入，而且需要占用更多的空间，增加了设备维护的复杂程度。因此，在2台主变压器能够支持正常的供电工作的情况下，尽量避免使用3台主变压器。

3.3 变压器容量的选择

在选择变压器容量时，要考虑变压器容量的大小能否满足所有运行方式下的最大负荷要求，并对未来的发展趋势作出科学的预测。如果选择的主变压器容量过大，不仅增加了资金的投入，需要较大的占地面积，还会造成不必要的损耗，进而给日后的运行、检修增加了工作量；如果选取的主变压器容量过小，不仅会使变压器长期处于过负荷运行状态，缩短主变压器的使用寿命，还会影响电力系统的稳定性，并给日后的增产、扩容带来困难。

3.4 变压器形式的选择

在变电站存在3种电压等级的情况下，相关规定要求10 kV及以下电压等级的变电站选用一级存载调压变压器。本次研究中选用的是有载三圈变压器。可供选择的主变压器参数如下：

3.5 变压器位置的选择

变压器位置的选择要综合考虑以下因素：①变压器的位置应靠近供电负荷的中心，即在合理的供电范围内。这样，不仅降低了线路损耗，还减少了线路的运行故障隐患，同时能够较好地保证电压的质量。如果车间或者厂区附近有大负荷，则将变压器优先设置于大负荷附近。②环境的影响。比如，钢铁厂烧结车间的粉尘很多，变电所不宜设在烧结厂附近。要保证安装的位置不会使变压器的使用及其安全受到影响，同时要保证安装、维护和运输的方便和合理。③电压等级和一次进出线的方便。

4 主接线方案的选择和优化

电气主接线是由高压电器通过连接线与其要求分配的电路连接成为传输强电流，要求采用规定的设备文字和图形符号，按照工作顺序的排列方式，用最为详细的方法来表示电气设备的全部组成连接关系。电气主接线代表了变电站电气部分的主体结构，是变电站的重要组成部分之一。主接线设计的合理与否会直接影响电力系统的可靠性，同时，对各种电气设备的选择也起到决定性的作用，因此，需要重视电气的主接线设计。

在1l0 kV侧，次变电站为地区性负荷，110 kV有4回出线和2回备用出线。本文给出了2种可能的接线方案，分别如图1和图2所示。

从专业技术角度来看，方案二更具合理性；但从经济性角度考虑，方案一更具优势。对二者进行综合分析和考量后，决定采用第二种方案作为本变电站1l0 kV侧电气主接线设计方案。

在35 kV侧，出线回路数量为4～8，并且电压等级在35～60 kV的范围内，可使用单母线分段接线或者双母线接线。单母线分段接线方式的优点在于检修线路过程可以保证正常供电，不会对用户供电造成影响；在采用双母线接线时，可加设必要的旁路母线，但其设置过程通常会受到条件的限制。因此，电压等级在35～60 kV时，双母线接线不增设旁路母线；在条件许可的情况下，可以选择通过加设旁路隔离开关的方式。本文设计了2种可能的设计方案，分别如图3、图4所示。

通过对以上2种方案的分析和对比可以看出，二者均具有易扩建的特点，从用电可靠性和灵活性来看，第二种方案更好一些；从经济角度分析，第一种方案优势更为明显。经过综合考虑后，决定选择第二种设计方案。

5 总结

本文对110 kV变电站的系统设计进行了大量的分析和研究，在经过变电站基础资料的搜集、主变压器的选择等一系列工作后，完成了110 kV变电站的一次部分设计和方案优化设计。尽管如此，本文还存在许多不足之处，例如在探讨ll0 kV变电站时，没有对当前设计中出现的新形式、新思维和新技术进行探讨。

参考文献

[1]何仰赞.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]卓乐友.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算[M].北京：中国电力出版社，2009.

〔编辑：刘晓芳〕

摘 要：在依据任务书要求的基础上，对某一地区的负荷状况进行了大量的分析和研究，并预测了其未来的发展趋势；分析了各电压等级侧的用电主接线方式，通过负荷和供电范围确定所用变压器的数量、容量和型号等；探讨了该地区建设变电站的必要性，依据短路电流来确定各个设备的选型，并给出了相应的选择结果，最终完成了110 kV变电站设计方案的优化。

关键词：110 kV变电站；设计方案优化；主接线；双母线

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0049-02

1 变电站所址和水文情况

据有关部门考察统计，某地区的面积为10 000 m2，环境清洁，没有严重的污染现象。该地区年最高气温达到32 ℃，最低温度为-5 ℃，年气温平均值为18 ℃。该地区表层为潮淤土，周围地势总体较为平缓，由西向东呈倾斜趋势，平均坡降为3%，地面黄海高程为110 m。该地区干旱少雨，属于大陆性气候，7月份降雨较多，蒸发强烈，年均水面蒸发量达到1 060 m，蒸降比为5∶7. 该区域低洼较多，且降雨具有时间短、强度大的特点，在多雨季节极易出现洪涝灾害。该地区附近是暴雨形成的洪水坡面，洪水灾害风险较大，因此，要对其降雨量进行测量、记录。表1为所址区域实测历时最大暴雨。

在暴雨设计中，采用了本省的暴雨洪水图集查算最大雨量参数。设计暴雨计算参数见表2.

2 变电站规模分析

本次研究的变电站主要用于附近的工业生产和居民生活用

电。本文对该地区110 kV变电站的系统进行了研究和设计，变电站建设完成后主要用于居民生活用电，而民用用电的基数很大，因此必须提高供电效率和供电水平才能够满足居民对电能的需求，同时也可以增加电力企业的收益。

3 变压器的选择

3.1 变压器参数的确定

主变压器的参数需要依照电力系统未来5～10年的发展前景来制订，同时，还要综合考虑输送的电能功率、线路的回线数以及变电站的电压等级等因素。如果变电站处于正常的外部环境下，则可以选用油浸式变压器。变压器型号可以优先考虑SL11系列和目前常用的S12系列，由于其具有损耗低、稳定性强等优点，应用比较广泛。

3.2 变压器数量的确定

变压器数量的确定要遵循以下几个原则：①以供电的可靠

性为基础。如果所接负荷中存在较多的一级负荷和二级负荷，则要求所使用的变压器数量必须在2台以上，以保证供电的可靠性。②在负荷集中且容量较大的情况下，即使存在三级负荷，也需要有2台或2台以上的变压器，以免造成较大的经济损失。③由于外部气候、环境因素导致负荷存在较大的浮动时，采用2台主变压器来实现灵活的投切。④尽管3台主变压器能够确保供电的稳定性，但是需要较多的资金投入，而且需要占用更多的空间，增加了设备维护的复杂程度。因此，在2台主变压器能够支持正常的供电工作的情况下，尽量避免使用3台主变压器。

3.3 变压器容量的选择

在选择变压器容量时，要考虑变压器容量的大小能否满足所有运行方式下的最大负荷要求，并对未来的发展趋势作出科学的预测。如果选择的主变压器容量过大，不仅增加了资金的投入，需要较大的占地面积，还会造成不必要的损耗，进而给日后的运行、检修增加了工作量；如果选取的主变压器容量过小，不仅会使变压器长期处于过负荷运行状态，缩短主变压器的使用寿命，还会影响电力系统的稳定性，并给日后的增产、扩容带来困难。

3.4 变压器形式的选择

在变电站存在3种电压等级的情况下，相关规定要求10 kV及以下电压等级的变电站选用一级存载调压变压器。本次研究中选用的是有载三圈变压器。可供选择的主变压器参数如下：

3.5 变压器位置的选择

变压器位置的选择要综合考虑以下因素：①变压器的位置应靠近供电负荷的中心，即在合理的供电范围内。这样，不仅降低了线路损耗，还减少了线路的运行故障隐患，同时能够较好地保证电压的质量。如果车间或者厂区附近有大负荷，则将变压器优先设置于大负荷附近。②环境的影响。比如，钢铁厂烧结车间的粉尘很多，变电所不宜设在烧结厂附近。要保证安装的位置不会使变压器的使用及其安全受到影响，同时要保证安装、维护和运输的方便和合理。③电压等级和一次进出线的方便。

4 主接线方案的选择和优化

电气主接线是由高压电器通过连接线与其要求分配的电路连接成为传输强电流，要求采用规定的设备文字和图形符号，按照工作顺序的排列方式，用最为详细的方法来表示电气设备的全部组成连接关系。电气主接线代表了变电站电气部分的主体结构，是变电站的重要组成部分之一。主接线设计的合理与否会直接影响电力系统的可靠性，同时，对各种电气设备的选择也起到决定性的作用，因此，需要重视电气的主接线设计。

在1l0 kV侧，次变电站为地区性负荷，110 kV有4回出线和2回备用出线。本文给出了2种可能的接线方案，分别如图1和图2所示。

从专业技术角度来看，方案二更具合理性；但从经济性角度考虑，方案一更具优势。对二者进行综合分析和考量后，决定采用第二种方案作为本变电站1l0 kV侧电气主接线设计方案。

在35 kV侧，出线回路数量为4～8，并且电压等级在35～60 kV的范围内，可使用单母线分段接线或者双母线接线。单母线分段接线方式的优点在于检修线路过程可以保证正常供电，不会对用户供电造成影响；在采用双母线接线时，可加设必要的旁路母线，但其设置过程通常会受到条件的限制。因此，电压等级在35～60 kV时，双母线接线不增设旁路母线；在条件许可的情况下，可以选择通过加设旁路隔离开关的方式。本文设计了2种可能的设计方案，分别如图3、图4所示。

通过对以上2种方案的分析和对比可以看出，二者均具有易扩建的特点，从用电可靠性和灵活性来看，第二种方案更好一些；从经济角度分析，第一种方案优势更为明显。经过综合考虑后，决定选择第二种设计方案。

5 总结

本文对110 kV变电站的系统设计进行了大量的分析和研究，在经过变电站基础资料的搜集、主变压器的选择等一系列工作后，完成了110 kV变电站的一次部分设计和方案优化设计。尽管如此，本文还存在许多不足之处，例如在探讨ll0 kV变电站时，没有对当前设计中出现的新形式、新思维和新技术进行探讨。

参考文献

[1]何仰赞.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]卓乐友.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算[M].北京：中国电力出版社，2009.

〔编辑：刘晓芳〕

摘 要：在依据任务书要求的基础上，对某一地区的负荷状况进行了大量的分析和研究，并预测了其未来的发展趋势；分析了各电压等级侧的用电主接线方式，通过负荷和供电范围确定所用变压器的数量、容量和型号等；探讨了该地区建设变电站的必要性，依据短路电流来确定各个设备的选型，并给出了相应的选择结果，最终完成了110 kV变电站设计方案的优化。

关键词：110 kV变电站；设计方案优化；主接线；双母线

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0049-02

1 变电站所址和水文情况

据有关部门考察统计，某地区的面积为10 000 m2，环境清洁，没有严重的污染现象。该地区年最高气温达到32 ℃，最低温度为-5 ℃，年气温平均值为18 ℃。该地区表层为潮淤土，周围地势总体较为平缓，由西向东呈倾斜趋势，平均坡降为3%，地面黄海高程为110 m。该地区干旱少雨，属于大陆性气候，7月份降雨较多，蒸发强烈，年均水面蒸发量达到1 060 m，蒸降比为5∶7. 该区域低洼较多，且降雨具有时间短、强度大的特点，在多雨季节极易出现洪涝灾害。该地区附近是暴雨形成的洪水坡面，洪水灾害风险较大，因此，要对其降雨量进行测量、记录。表1为所址区域实测历时最大暴雨。

在暴雨设计中，采用了本省的暴雨洪水图集查算最大雨量参数。设计暴雨计算参数见表2.

2 变电站规模分析

本次研究的变电站主要用于附近的工业生产和居民生活用

电。本文对该地区110 kV变电站的系统进行了研究和设计，变电站建设完成后主要用于居民生活用电，而民用用电的基数很大，因此必须提高供电效率和供电水平才能够满足居民对电能的需求，同时也可以增加电力企业的收益。

3 变压器的选择

3.1 变压器参数的确定

主变压器的参数需要依照电力系统未来5～10年的发展前景来制订，同时，还要综合考虑输送的电能功率、线路的回线数以及变电站的电压等级等因素。如果变电站处于正常的外部环境下，则可以选用油浸式变压器。变压器型号可以优先考虑SL11系列和目前常用的S12系列，由于其具有损耗低、稳定性强等优点，应用比较广泛。

3.2 变压器数量的确定

变压器数量的确定要遵循以下几个原则：①以供电的可靠

性为基础。如果所接负荷中存在较多的一级负荷和二级负荷，则要求所使用的变压器数量必须在2台以上，以保证供电的可靠性。②在负荷集中且容量较大的情况下，即使存在三级负荷，也需要有2台或2台以上的变压器，以免造成较大的经济损失。③由于外部气候、环境因素导致负荷存在较大的浮动时，采用2台主变压器来实现灵活的投切。④尽管3台主变压器能够确保供电的稳定性，但是需要较多的资金投入，而且需要占用更多的空间，增加了设备维护的复杂程度。因此，在2台主变压器能够支持正常的供电工作的情况下，尽量避免使用3台主变压器。

3.3 变压器容量的选择

在选择变压器容量时，要考虑变压器容量的大小能否满足所有运行方式下的最大负荷要求，并对未来的发展趋势作出科学的预测。如果选择的主变压器容量过大，不仅增加了资金的投入，需要较大的占地面积，还会造成不必要的损耗，进而给日后的运行、检修增加了工作量；如果选取的主变压器容量过小，不仅会使变压器长期处于过负荷运行状态，缩短主变压器的使用寿命，还会影响电力系统的稳定性，并给日后的增产、扩容带来困难。

3.4 变压器形式的选择

在变电站存在3种电压等级的情况下，相关规定要求10 kV及以下电压等级的变电站选用一级存载调压变压器。本次研究中选用的是有载三圈变压器。可供选择的主变压器参数如下：

3.5 变压器位置的选择

变压器位置的选择要综合考虑以下因素：①变压器的位置应靠近供电负荷的中心，即在合理的供电范围内。这样，不仅降低了线路损耗，还减少了线路的运行故障隐患，同时能够较好地保证电压的质量。如果车间或者厂区附近有大负荷，则将变压器优先设置于大负荷附近。②环境的影响。比如，钢铁厂烧结车间的粉尘很多，变电所不宜设在烧结厂附近。要保证安装的位置不会使变压器的使用及其安全受到影响，同时要保证安装、维护和运输的方便和合理。③电压等级和一次进出线的方便。

4 主接线方案的选择和优化

电气主接线是由高压电器通过连接线与其要求分配的电路连接成为传输强电流，要求采用规定的设备文字和图形符号，按照工作顺序的排列方式，用最为详细的方法来表示电气设备的全部组成连接关系。电气主接线代表了变电站电气部分的主体结构，是变电站的重要组成部分之一。主接线设计的合理与否会直接影响电力系统的可靠性，同时，对各种电气设备的选择也起到决定性的作用，因此，需要重视电气的主接线设计。

在1l0 kV侧，次变电站为地区性负荷，110 kV有4回出线和2回备用出线。本文给出了2种可能的接线方案，分别如图1和图2所示。

从专业技术角度来看，方案二更具合理性；但从经济性角度考虑，方案一更具优势。对二者进行综合分析和考量后，决定采用第二种方案作为本变电站1l0 kV侧电气主接线设计方案。

在35 kV侧，出线回路数量为4～8，并且电压等级在35～60 kV的范围内，可使用单母线分段接线或者双母线接线。单母线分段接线方式的优点在于检修线路过程可以保证正常供电，不会对用户供电造成影响；在采用双母线接线时，可加设必要的旁路母线，但其设置过程通常会受到条件的限制。因此，电压等级在35～60 kV时，双母线接线不增设旁路母线；在条件许可的情况下，可以选择通过加设旁路隔离开关的方式。本文设计了2种可能的设计方案，分别如图3、图4所示。

通过对以上2种方案的分析和对比可以看出，二者均具有易扩建的特点，从用电可靠性和灵活性来看，第二种方案更好一些；从经济角度分析，第一种方案优势更为明显。经过综合考虑后，决定选择第二种设计方案。

5 总结

本文对110 kV变电站的系统设计进行了大量的分析和研究，在经过变电站基础资料的搜集、主变压器的选择等一系列工作后，完成了110 kV变电站的一次部分设计和方案优化设计。尽管如此，本文还存在许多不足之处，例如在探讨ll0 kV变电站时，没有对当前设计中出现的新形式、新思维和新技术进行探讨。

参考文献

[1]何仰赞.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]卓乐友.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算[M].北京：中国电力出版社，2009.

〔编辑：刘晓芳〕