基于110KV变电站电气一次设计的分析

周晴晴

摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

关键词：变电站；一次设计；主接线；变压器

1 变电站的作用及重要性

变电站的主要作用就是在高低压之间进行转换，有些变电站是将发电厂发出的电压进行升压，这样有利于电能远距离传输的同时还能够降低输电时在线路上的损耗；其他一些变电站是将高压转换成低压再传输给用户端。

变电站中最重要的设施是变压器，它能够将变电站接受的高电压进行变换，转换成用户使用的安全电压。除了变压器之外，变电站中的设备还有控制开闭电路的开关设备、互感器、母线、仪表、调度通信装置、防雷保护装置和继电保护装置等。

110kV变电站是直接面向用户的，因此其数量较多，分布也较广。因此在对变电站进行设计时应考虑其经济性、灵活性以及可靠性，这样才能够在某个区域内减少变电站所在单位的投资，且能够灵活地应对各种停电需求和电网故障，还能够提高该区域内供电的可靠性。

2 关于变电站主接线设计分析

2.1 合理设计单母线接线

一般情况下，110KV变电站的电源进线都是将两路线路同时镶嵌到110KV电网系统中，其中包括一条主接线与一条备接线，而且在高压的侧端主接线通常采用的是单母线接线设计，在低压的侧端接线则是采用单母线两分段旁母接线方式。

通过实验结果表明，这种接线设计可以充分保证供电质量以及供电的可靠稳定性，更为重要的是，就算是在110KV变电站主电源断电的条件下，高压侧端备接线也同样能够自动恢复其供电功能。不过这种方式有一个很大的弊病就是由于它需要配备很多的高压设备，无疑会投入大量的资金方可进行，这样会给电力系统带来庞大的经济压力。

2.2 接线方式设计

（1）单母线接线：单母线分段部位的接线必须处于变电站低压侧主接线方向上，同时考虑变电站高压侧主接线，能够在保证电力系统灵活可靠运行的同时，提高供电的可靠性，有着良好的应用效果。但是由于接线位置处于变压器两侧，会接触大量的高压设备，占地面积较大，而且成本投入较高。

（2）内桥接线：内桥接线属于终端变电站最为常用的一种主接线方式，其具有如下优点：断路器数量少、线路故障操作简便、系统接线清晰、保护配置与整定简单。当送电线路出现问题时，仅仅需要将故障位置的断路器断开便可以切除故障区段，不影响整体线路的运行。为此，建议110kV在电气设计上，应当尽量采用内桥主接线的方式，这样有利于提高系统的供电可靠性。

（3）线路变压器组接线：即线路和变压器直接相连，属于最为简单的接线方式，优点在于设备数量少，操作简单，而且成本较低，但是在灵活性和可靠性方面同样较低。

3 变压器的选择

3.1 变压器的选择

在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。《35～110kV变电所设计规范》规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。由负荷计算，可知，本变电站远景负荷PM=32.95MVA，装设两台主变压器，每台变压器额定容量按下式选择

SN=0.6PM=0.6×32.95=19.77MVA

故可选择两台型号为SSZ9—20000/110的变压器。

20000/46700*100%=61.0%

当一台主变停运时，即使不考虑变压器的事故过负荷能力，也能保证对61.0%的负荷供电。

3.2 变压器的台数

在城网变电站中通常都配有两台或两台以上的主变，这是因为当某一台变压器出现故障时，可以将其上的负荷转移到另一台变压器上，以确保电力系统能够正常供电。对于110kV变电站而言，在满足相同供电能力以及供电可靠性的前提下，应当安装几台变压器更为合理，则需要按照该区域的具体供电条件、负荷性质、运行方式等等进行确定，同时还需要考虑经济性和技术性这两大原则，具体内容如下：其一，确定主变容量。在总负荷一定时，当停止其中某一台变压器，要求供电能力保持不变；其二，变压器自身的容量上限；其三，变压器的实际占地编辑。由于110kV变电站多位于市区，而市区本身面积比较有限，为此，节约变压器的占地面积就显得尤为重要。而安装三台变压器显然要比两台占地面积大；其四，设备投资。当采用高压有断路的接线方式时，通常都会使用SF6断路器，而采用T接线方式或是线路变压器组接线方式时，则需要建设出线间隔，这样一来投资势必会有所增大；其五，短路电流水平。

4 110kV变电站接地技术设计方案分析

对于变电站而言，在110kV变电站部分电气一次设计作业的过程当中，接地的核心目的在于：确保电气设备正常工作，或为了避免人身安全受到触电因素的影响，而将电气设备的部分元件与地面进行可靠的电气连接。通过接地处理的方式，还可以实现以下几个方面的价值：第一，避免人身接触电气设备而产生的触电问题；第二，避免电器设备在正常运行状态下出现机械性损伤方面的问题；第三，防止电气设备出现机械性损坏方面的问题，并杜绝火灾、爆炸等次生灾害问题的发生。在现阶段的技术条件支持下，110kV变电站电气设备常态意义上的工作接地装置主要包括以下两个部分：第一是接地线，第二是接地体。其中，对于接地体而言，多采取角钢作为原材，将尖端部位进行削减，并打入地中。而对于接地线而言，则多采取圆钢或扁钢作为材料，以保障性能发挥的有效。在变电站电气一次设计的过程当中，多围绕变电所周围进行接地体的敷设作业。同时，对于高压配电室以及低压配电室而言，均需要设置两处接地体的连通。还需要特别注意的一点是：相对于变压器室而言，还需要将其会同高压配电室、低压配电室，在室内环境进行接地体的连接，形成统一的接地整体。

5.电气设备布置

在110kV变电站中电气设备的布置，整体形式分为室内布置和室外布置，两种布置形势各有特点。室内布置对于整体系统的维护效果较好，但是投入较大，适合小型的变电站设计。室外布置比较清晰，投入成本较低，线路横行分布较大，适合大型的变电站。变电器等电气设备的布置要遵循因地制宜合理的原则。在布置上要根据实际情况、现场环境、经济成本等因素综合考虑，再进行选择，选择最可靠最安全的布置方案，以保证整体设计的可靠性和安全性。

6 结语

变电站是整个电力系统中最为重要的组成部分之一，也是电网的主要监控点，其運行质量的优劣，直接关系到供电质量。变电站是由诸多一次设备组成，在对其进行设计时，必须合理选择好一次设备，这是确保变电站安全、稳定、可靠运行的关键。

参考文献

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[2]徐海龙.试论变电站电气一次设备安装与质量管理方法[J].商品与质量：建筑与发展，2012（9）：159-160.

（作者单位：常州市常能电力工程咨询有限公司）