110kV变电站配电设备设计及配置分析

陶格套夫

摘要：变电站是配电系统中重要的组成部分，完善变电站的配电设备设计和良好的配置对于安全高效配电有着非常大的作用。本文主要结合目前的变电站配电设备配置，对110kV配电设备的设计和配置进行分析。主要从主变压器的台数、容量、形式确定和选择以及断路器设计和选择、隔离开关以及电压主线的选择等方面进行探讨。

关键词：110kV变电站;配电设备;设计及配置

引言：为了实现企业的生产需求目标，满足人民的日常生活需要，为了有效的实现110kV线路的安全供电，要科学、合理设计变电站配电设备，并对其进行优化设置。

一、110kV智能变电站的特点

（一）通信标准化

新网络通信体系IEC61850标准定义了自动化变电站系统的国际通信标准，使设备之间能够实现相互操作和全站信息共享等功能，让不同厂商生产设备之间在变电站使用中自由连接。

（二）状态可视化

变电站的智能化可以监测全站设备运行状态，经过计算机技术以及网络通信技术等，再使用特征参数，以便及时发现设备的运行或潜在故障。设备状态检修的基础是设备状态监测，相比较原始的设备计划检修模式，状态检修模式减少了许多没必要的检修和停电事故，更加有针对性和合理性，降低了设备检修维护成本。

（三）功能一体化

系统功能集中，装置相互融合，设备功能集成，各设备电源系统一体，进行信息互动[1]。

二、110kV变电站的主变压器的设计及配置

（一）主变压器台数的确定和选择

变电器在110kV变电站中是非常重要的设备，主要作用是通过变换功率减少供电线路的能耗消耗和供电成本，能够实现远距离配电。首先对主变压器的台数和配置进行确定，可以有效地实现110kV变电站配电的设备设计。目前，我国的城乡电输配实际情况，110kV配电变相转换功率为向10kV、35kV两种线路进行，变电站主变压器一般设置两台，可以进行互为备用，提高了变电站供电的可靠性和稳定性，防止变电站主变压器出现故障影响用户用电，最大程度的避免故障和检修发生停电现象。在大型变电站或孤立的一次变电站尽量安装三台主变压器，其主变压器的接线网络配置模式较为复杂，要求施工技术和维护技术能力较高，因此，一般小型变电站、单一变电站设计两台变压器设置即可。

（二）主变压器容量的确定

110kV变电站的主变压器需要满足正常变压、负荷需要的基础上进行容量确定，容量空间上浮百分之十以上以满足临时负荷增加需求。变电站所带的负荷性质和电网的结构，这两个因素决定了主变压器容量的大小。通常情况下，重要负荷的变电站要考虑其中一台变压器停止运行时，另一台变压器的负荷和容量在一定时间内满足一级、二级的负荷需要，一般的变电站需要当一台主变压器停止运行后保证满足对于另外的主变压器全部用电负荷的百分之七十以上的用电需求即可。以保证百分之七十的用电负荷为例，由于主变压器的事故过载负荷能力一般为百分之四十，即使一台主变压器发生故障停运，另一台变压器也可以满足用户用电需求。主变压器容量级别不适宜过多，容量级别尽量标准化、系列化，主变压器的容量可以采用S=0.7×（S1+S2+…+Sn）的公式进行计算。公式中S代表主变压器的容量，S1、S2、Sn分别代表35kV、10kV等分别代表变压器另一侧的負荷。

（三）主变压器的形式选择

主变压器需要综合考虑主变相数、主变调压方式、连接组别、绕组数、容量比等诸多因素进行选择。通常情况下变电站主变压器的设计都采用三相线或者单向线，规模较大的变电站宜选择单相，否则选择三相为宜;绕组数在110kV变电站的设计中的选择，当通过变电站主变压器各个侧绕组的功率达到变压器总容量的百分之十五时，应当使用三绕组变压器，根据施工条件、工程要求，对分裂变压器、自耦变压器和普通三绕组变压器;分接头开关来控制变电站主变压器的电压，主要通过无激磁电压、有载调压两种方式控制;我国110kV变电站主变压器绕组采用Y连接方式。此外，当冷却系统出现故障时，主变压器所允许的过负荷的大小，例如按照《电气工程电气设计》手册规定，冷却系统发生故障，当空气温度为零度时，允许的运行时间不能超过18小时，当空气温度为十度时，允许运行时间不得超过八小时。运行时间如果超出上限，就容易出现烧坏主变压器的情况[2]。

三、110kV配电运营设备及其设计、配置

（一）配电运营设备

一般布置为110kV的户外配电装置，大部分使用软母线半高型的布置方式;过电压保护与接地时，主要利用装设在110kV出线门型架上的两支二十五米高的避雷针和站内两支二十五米高的独立避雷针联合作为防直击雷保护，变电站主要以水平接地体为主要接地方式，以垂直方向的接地极为辅。水平接地带主要是用热镀锌扁钢，垂直方向主要是用热镀锌角钢，主控制室和屋内配电装置埋设环形接地网，各设备接地部位和主接地网应相连，构架避雷针、独立避雷针和避雷器设置以垂直接地极组成的集中接地装置和屋外主接地网相连。

逆变电源分系统的具体配置一般为逆变电源柜一面，正常运行时逆变电源模块大致由交流分系统进行供电，故障时由外接直流电源供电。

通信电源分系统一般采用DC48V，大部分是正极接地，不单独设置通信电源，配置两套DC/DC转换装置。变电站按照无人值班设计，监控系统采用较先进的计算机监控系统。

（二）断路器的设计和选择

断路器是保障变电站和线路正常运行的重要电气设备，在110kV变电站中保护和控制了高压回路。110kV变电站断路器的选择以同一型号、厂家的设备为佳，从配电的成本和维修角度来看可以减少备用件的种类，有利于进行日常维修和维护工作。断路器需要根据变电分测额定电压、动稳定电流、额定电流和热稳定电流来选择确定、设计额定开断电流。在进行断路器的确定时，需要确保断路器具有良好的热稳定性、动稳定性、绝缘性、较强的短路能力以及尽可能短的分段时间，来实现变电站安全、高效运行的目的。110kV变电站的断路器一般使用六氟化硫断路器，优点是绝缘性能好、体积小、使命寿命周期比较长，这类断路器的灭弧能力较强，比较易于维护和检修。

（三）隔离开关及电压主线的选择

隔离开关的主要作用是隔离电源，有效控制110kV高压线路，隔离开关在分开之后必须要有足够的绝缘距离、比较明显的断开点和良好的动稳定性、热稳定性以及机械强度，隔离开关的还要装设必要的连锁机构。110kV电压主线大部分使用软导体导线，最广泛应用的是加强型钢芯铝绞线，电晕检验要根据实际情况来进行。

（四）设计消弧及过电压保护装置

设计消弧及过电压保护装置是能够迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来危害的新技术产品，能够确保10kV、35kV系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害。中性点不接地系统加装本装置后，在发生系统单向弧光接地时可以及时在30ms之内动作，使故障点电弧立即熄灭，有效限制弧光接地过电压;装置运作后可以允许通过200A的电容电流连续通过两个小时以上，便于用户完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路;可以通过这个装置将发生在相与相之间的各种过电限制在三点五倍以下。装置为金属铠装封闭开关柜，具有谐振过电压保护功能、弧光接地过电压保护功能、故障信息上传功能和装置本体故障保护等功能[3]。

结论：通过以上叙述，要科学的进行互感器选择，对配电装置的布设进行优化，做好防雷保护、主变压器、主要配电运行设备的设计和配置，最大限度的降低突发性事故的不利影响，促进变电站的正常运行，实现供电目标，为国家电力安全稳定的传输做出贡献。

参考文献：

[1]宋子宁.110kV变电站配电设备设计及配置研究[J].工程技术与管理（英文），2019，003（004）：P.66-68.

[2]杨乐.浅谈110kv智能变电站继电保护的运行维护[J].建筑工程技术与设计，2018，000（034）：2518.

[3]刘雷.110KV智能变电站继电保护运维方式探究[J].科学技术创新，2020（01）：187-188.