110kV变电站的电气设计与防雷保护研究

朱振日

摘 要：电力行业的快速发展需要满足人们的各方面需求。。变电站直接影响着输配电的安全与稳定，在一定程度上是用电安全的保障。110kV变电站的设计中，需要根据其功能，进行科学的电气设计与防雷保护。文章分析了电气设计的原则与要求，探讨了设计的主要内容与防雷保护的重要性，对促进电力行业的稳定发展具有重要的意义。

关键词：110kV变电站;电气设计;防雷保护

1.110kV变电站设计原则及基本要求

110kV变电站的电气设计中，其包含的内容较多，往往需要设计人员充分考虑这些因素之间的协调与冲突，进而提高变电站的实际功能。在变电站的主接线方案的确定上，变电站设计人员需要结合变电站的总体规划、自身的实际作用等加以确定，一般情况下，主接线方案的出现直接决定着变电站的规模，而规模与变电站中电气设备的选择、配电装备、继电保护等息息相关，直接影响着电网系统运行的安全性与稳定性。基于此，在主接线设计中，相关的设计人员需要充分考虑可能影响其应用效果的因素，进而确定主接线方案，需要从经济性与技术性的角度出发，选择最优的设计方案。具体来说，主接线方案需要考虑以下设计原则：①变电站在总体电力系统中所具备的作用与功能，进而进行相关的设计，如果不考虑该因素，就会影响其在电力系统的正常运行。②变电站自身的近期目标与长远发展规划，该因素的考虑直接决定着变电站运行的稳定性与可靠性，对于保证变电站的总体设计方向等有着重要的意义，能够使得相关的设计方案得到优化，进而使得方案的内容等真正落到实处。③变电站备用容量的大小等，如果备用容量远远小于变电站的实际需求，就会降低系统运行的可靠性。

2.110kV变电站的电气设计

2.1主接线的设计

在变电站主接线的设计中，需要首先根据变电站的规模与功能等要素，确定最优的主接线设计方案，在该方案中，还应该包含变压器的形式、台数、容量等内容，在此过程中，还需要充分考虑变电站设计中对于主接线的要求，从而对比各个主接线方案的经济性与技术性，分析各个方案的优势与不足，进而进行方案的比对，保留两个技术性最好的方案。随后相关人员需要从经济性与实用性的角度出发，选择最优的主接线方案，从而在方案确定的基础上绘制电气主接线图。在电气设计中，电气设备的选择直接影响着110kV变电站功能的发挥。

2.2主变压器的合理选择

110kV变电站是设计中，主变压器是其中的重要内容，主变压器的选择是电气设计中的关键部分，相关人员需要在此基础上充分考虑以下设计要素：

2.2.1（1）设计人员需要对于电力系统运行中电力使用的负荷变化情况等进行主变压器的合理选择，选择需要考虑其性能、经济性等要求，从而提升电气工程的整体运行效果，保障其可以在变电站运行中发挥其应有的作用。

2.2.3主变压器选择需要与变电所运行具有一致性，进而使得主变压器与变电站运行具有适应性，能夠在变电站运行中保持其实用性，另外，电气设计人员还需要充分考虑其容量等指标，进而提升主变压器与系统运行的紧密联系，使得其可以在后期的运行中发挥其潜在的价值

2.2.4电气设计人员需要充分考虑变电站的实际需求，进而进行主变压器规格、型号、数量等的确定，使得主变压器的选择与应用能够满足变电站运行的实际需求，保证其功能发挥。

2.3高压配电装置的设计

在110kV变电站设计中，高压配电一般采用的是GIS配电装置，在这种设计形式下，110kV变电站设计会对城市的中心城区等产生极为不利的影响，运行中会产生一定的噪音污染等，影响了周围居民正常的生产生活。在这种情况下，高压配电一般在户内布置，否则，如果其环境状态较好，也可采用户外布置的方式。如果在户外布置中采用AIS布置方案，一般多采用户外软母线半高型布置或者普通中型布置的方式，而不采用高型布置的方案，因为高型布置的方式具有材料消耗多、投资大的特点，不具有经济性与环保性的特点。

3.110kV变电站的防雷保护

3.1变电站的进线保护

110kV变电站在进行防雷保护时，需要充分考虑变电站的运行与使用情况，随后再加以限制雷电电流流经避雷器的幅值与雷电波陡度等。当在实际的使用中，线路存在过电压现象，此种情况下，幅值为线路绝缘的50%的冲击闪络电压行波向变电所运动，而对于冲击耐压而言，其线路中的电流幅值要远远高于变站站设备。在这种情况下，变电站的防雷设计主要是要在距离变电站仅限位置较近的线路中安装相应的避雷线。如果没有使用避雷线，就会导致当变电站进线在雷击作用下，流经避雷器的雷电电流幅值、陡度等就会超过线路本身的承受极限，进而导致线路的损毁等。为了在防雷保护设计中将雷电波的出现范围确定在变电站一段进线段外的范围内，对于110kV中没有避雷线的线路而言，就需要使用相应的避雷线，该避雷线的长度需要在1～2km，降低进线段中雷电波存在的可能性。如果变电站中线路的绝缘性较好，就需要在进线段的手段加装管型避雷器，进而使得其可以起到对雷电波幅值调节的作用。对于容量较小的35kV变电站而言，进线保护需要充分考虑雷电活动的强度等进行防雷保护的设计，在此情况下，其防雷保护相对简单，避雷器与变压器的距离一般在10m内，由于变电所范围较小，入侵波陡度会相对较大，因此进线段的避雷线长度可以大幅缩短。同时还可以在进线段首端安装管型避雷器，从而进行雷电流的限制。

3.2接地屏蔽技术

就变电站的防雷保护设计而言，其中还包含了接地屏蔽技术。电力系统一般包含了保护接地、防雷接地与工作接地三种。就保护接地而言，一般是指电气装置金属外壳的构架，而工作接地一般是为了保证电力系统所有装置的稳定、正常运行的接地系统。防雷接地则是为了向大地释放雷电流的作用而设计的。防雷接地设计中，通过对各种接地极的使用，实现了雷电流的释放，进而保障了相关的电气设备的安全与可靠运行。电网系统运行中包含的电气设备、仪器较多，这些设备与仪器都需要进行必要的接地设计。防雷接地设计中，防雷接地以下线路的布线直接决定了其整体的防雷设计效果。雷电流通过接地系统中的接地极进入大地中，一旦接地附近的土壤中存在较大密度的电流时，就会被击穿，在这种情况下，接地极附近的土壤导电性大幅提高，可以成为良好的导体。雷电流等的频率较高，这种特性就决定了其在接地电感中的影响较大，进而使得相关的接地体不能发挥其应有的作用。就这方面而言，同一接地装置冲击下，接地体的电阻值存在差异。变电站的防雷设计中，一般可以利用自然接地体来实现防雷保护，比如与大地连接的建筑物、金属而机构、地下管线等。

结束语

综上所述，110kV变电站在电网运行中起到了重要的作用。基于此，需要在变电站的电气设计与防雷保护中充分考虑各方面的因素，提高设计的科学性，使得这些设计方案可以在变电站的运行中发挥重要的作用，提升电力系统运行的安全性与可靠性，发挥最好的经济社会效益。

参考文献：

[1]田万韬，杨玥.35-10kV总降压变电站一次部分电气设计和防雷保护研究[J].数码世界，2018（4）：349.

[2]查家骏.110kV输电线路雷击故障事件及预防措施研究[J].农村电气化，2018，377（10）：40-42.

[3]申莉华，杨帅.110kV变电站的电气设计与防雷保护研究[J].内燃机与配件，2018（12）：223-224.

[4]查家骏.110kV输电线路雷击故障事件及预防措施研究[J].农村电气化，2018，377（10）：40-42.

[5]申莉华，杨帅.110kV变电站的电气设计与防雷保护研究J].内燃机与配件，2018（12）：223-224