浅谈110KV变电所一次侧设计

龙剑,胡建平

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421001)

浅谈110KV变电所一次侧设计

龙剑,胡建平

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421001)

110kV变电所是构成国家电网的核心网络，同时承担着输电和配电作用，本文以110kV变电站一次侧的设计为例，详细分析了变电所一次侧设计所需要的设备以及各种设备的具体参数，能对电力设计人员提供可靠参考数据。

变电所;一次侧;短路电流

1 前言

由于我国国土面积大，境内多山，110kV变电站布点少，电网结构不完善，导致10kV供电半径过大，受端电压低，线路损耗高，经济运行性差，供电可靠性较低。而且部分线路长且残旧，电压质量差(供电电压在310～350V之间)，造成企业无法正常生产，企业在谷期生产时影响更大。这就要求我们合理建设110kV输变电工程，改善110kV电网结构，缩短10kV供电半径，提高供电可靠性和供电经济性。

2 工程建设规模

110kV变电所的规模应当根据当地的人口、工业密度、用电量等因为合理确定。本文以全国平均水平31.5MVA变电所为例,具体见表1。

表1 110kV输变电工程建设规模表

3 电气主接线

3.1 110kV接线

110kV终期接线采用单母线断路器分段接线方式，考虑到以后电网增容需要，110kV出线终期4回，一期2回，一回至110kV1站，一回至110kV2站，1站进线接在Ⅰ段母线上，2站进线接在Ⅱ段母线上。主变进线终期2回，本期2回均上，其中1#主变进线接在Ⅰ段母线上，2#主变进线接在Ⅱ段母线上。具体见图1。

图1 110kV主接线图

3.2 中性点接地方式

110kV中性点：采用中性点经隔离开关接地方式，视电网运行方式不同可选择接地或不接地方式运行。

4 主变压器选择

4.1 主变参数

110kV站按(2×31.5)MVA主变考虑，容量31.5MVA，型式为三相双卷有载调压变压器，主变压器参数如下(主变或可利用电网闲置物资)：

型号：SZ11-31500/110

电压抽头：110±8×1.25%/10.5kV

阻抗电压：Ud=10.5%

容量比：100/100

绕组接线型式：YN，d11

4.2 短路电流及主要设备选型

短路电流计算

取基准容量Sj=100MVA，Uj=115kV，柳城站主变阻抗电压Uk=10.5%，主变10kV侧分列运行。110kV柳城变电站110kV和10kV短路电流计算结果如表2所示。

考虑到设备远期系统发展，并结合现行主流开关设备参数，变电站按额定短路开断电流40kA选择110kV开关设备；按额定短路开断电流40kA选择10kV变低及分段开关设备，按额定短路开断电流31.5kA选择其他10kV开关设备。

表2 短路电流计算结果

注：表中ich=2.55I"，Ich=1.52I"。

5 主要设备选型

根据本工程设计原则，设备技术参数应满足当前运行和远景发展的要求。

5.1 110kV断路器、隔离开关

选用进口SF6断路器，其额定电流2000A，额定开断电流≥40kA；隔离开关选用合资厂生产的GW4型水平断口式隔离开关，额定电流2000A，动热稳定电流≥40kA。

5.2 110kV互感器

110kV电压互感器采用电容式电压互感器，母线电压互感器采用1个保护级、1个0.5级、1个0.2级；线路电压互感采用1个保护级、1个0.5级。

电流互感器采用干式电流互感器，二次侧采用3个保护级绕组、1个0.2S(0.2)级和1个0.5级测量绕组。

主要设备选择如表3所示。

表3 主要电气设备选型表

6 配电装置平面布置及母线选型

6.1 配电装置

110kV配电装置采用敞开式设备软母线中型双列屋外布置。主变压器布置于10kV配电装置楼和110kV配电装置中间，10kV开关柜双列布置于10kV配电室内，警传室、水池、泵房独立布置在站区进站侧。

综合楼采用主体为两层的综合楼建筑形式，一层为10kV配电室，二层为继保室、通信室、蓄电池室等。

根据该站在电力系统中的作用及河源供电局的意见，就10kV配电室采用的柜型及其平面布置现提出以下两种方案：

方案一：采用XGN型柜体。柜内空间较宽敞，通风散热效果好，成本较低，操作比较方便，配电室柜体平面布置紧凑。

方案二：采用KYN型柜体并适当增加综合楼宽度和增设独立消弧室，以便消弧装置的检修。柜体安全性能比较高，深度较大。

方案一、二的投资估算：方案名称

从建设投资情况考虑，方案二投资较方案一大，而且综合楼建设的复杂度增大，楼内的空间利用率稍低，因此采用方案一，本初步设计按照方案一编制。

10kV电容器组：屋外布置

6.2 母线选型

110kV接线采用单母线断路器分段接线，本期110kV出线2回，最终4回。110kV母线导线采用LGJX-300型，110kV间隔出线导线采用LGJX-240型。

6.3 电缆

(1)电力电缆及控制电缆全部选用阻燃型铠装铜芯电缆。电子型设备的控制电缆采用防火屏蔽电缆。

(2)户内采用电缆沟及穿管明敷方式，户外采用电缆沟敷设方式。微机监控和微机保护的电流、电压、信号接点引入线均采用阻燃屏蔽电缆。屏蔽层接地措施按国标GB50217-94《电力工程电缆设计规范》要求设计。

(3)电缆防火延燃措施按国标GB50217-94《电力工程电缆设计规范》中电缆防火和阻止延燃措施设计。

为了防止电缆火灾和缩小火灾的范围，设计封、隔、阻、涂等电缆防火、灭火措施；

6.4 绝缘配合

电气设备的绝缘水平由雷电过电压决定，本工程避雷器参数按国标规定的雷电冲击耐受电压水平，并考虑配合系数，选择如下：

110kV氧化锌避雷器：额定电压108kV，标称放电电流10kA，标称电流下雷电冲击残压峰值268kV。

10kV氧化锌避雷器：额定电压17kV，标称放电电流5kA，标称电流下雷电冲击残压峰值45kV。

绝缘子串片数的选择：本站的外绝缘爬电比距按不低于2.5cm/kV选择(在设备最高运行电压下)，110kV耐张绝缘子串采用9片FC-100P型防污型绝缘子。

6.5 过电压保护

(1)直击雷保护

本工程采用2根总高25m的构架避雷针与2根总高25m的屋顶避雷针构成全站直击雷联合保护网，以保护站内所有配电装置及建筑物。经验算满足防雷保护的要求。

(2)侵入波保护

为防止线路侵入的雷电波过电压，在110kV出线、110kV 及10kV母线、主变高、低压侧及主变110kV中性点侧均装设氧化锌避雷器，以限制雷电侵入波过电压。同时在主变压器110kV侧中性点装设隔离开关，以满足系统不同运行方式的需要。10kV电容器按规定装设氧化锌避雷器。

7 接地

根据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》的要求计算，为保证接地电阻满足要求值，本站地网除采用以水平接地体(Ф16镀锌圆钢)为主，垂直接地体(∠50×5镀锌角钢)为辅的常规复合接地方式外，还采取在站内接地网外缘包裹降阻剂、站内布置4口50米接地短斜井至地下低电阻率土层及站区四个角布置沿公路方向外引200m长接地斜井等降阻措施。所有站内设备、构支架及建筑物引下线均以最短距离接入主地网，断路器、避雷器、高低压柜、保护监控柜等重要设备采用双引下线与地网可靠连接。

[1] 国家技术监督局，中华人民共和国住房和城乡建设部.35～110kV 变电所设计规范GB50059-92[S].北 京：中 国 电 力 出 版社,1992.

[2] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社,2005.

[3] 刘振亚.国家电网公司输变电工程典型 设 计 110kV 变 电 站 分 册[M].北 京：中国电力出版社,2005.

[4] 苏小林.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社,2007.

Talking about Primary Side Design of 110kV Substation

LONGJian,HUJian-ping

(Hunan Voational and Technical College of High Speed Railway,Hengyang 421001,China)

110kV substation is a core network of state grid and plays a part in transmission and power distribution.The paper takes the primary side design of 110kV substation as an example,analyzing the required equipment of the primary side design for the substation and the specific parameters of various equipments.It can provid reliable reference data for power desingers.

substation; primary side;short-circuit current

1004-289X(2016)05-0072-04

TM63

B

2015-07-07

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