110kV變電站一次設(shè)計問題的幾點建議

【摘要】變電站的設(shè)計已成為社會建設(shè)和城市建設(shè)的重要部分，我們需要對變電站進(jìn)行很好的設(shè)計，來適應(yīng)人們生產(chǎn)和生活的需要，并且為企業(yè)創(chuàng)造社會經(jīng)濟效益，這是我們目前的一項主要任務(wù)。接下來本文將針對110kV變電站的一次設(shè)計問題提出幾點建議，希望對于以后變電站的進(jìn)步和完善有所幫助。

【關(guān)鍵詞】110kV電站；一次設(shè)計；變壓器；斷路器；直流系統(tǒng)

1.變電站的重要性

電力系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換和分配工作都是借助變電站實現(xiàn)的，變電站是連接各個電網(wǎng)的樞紐，把不同級別的電網(wǎng)有機地聯(lián)系在一起，對電能進(jìn)行有計劃、有步驟、有目的的控制和分流，它的安全性和穩(wěn)定性直接影響到了整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。

變電站在供電系統(tǒng)中的重要意義是實現(xiàn)高低壓的轉(zhuǎn)換工作，有的變電站將發(fā)電廠發(fā)出的電壓進(jìn)行一定的升壓，降低電能在傳輸過程中的不必要的損耗；有的變電站將高壓轉(zhuǎn)換成低壓，再傳送給電力用戶。

在變電站系統(tǒng)中，變壓器又是最為關(guān)鍵的設(shè)備。除此之外，斷路器、互感器、母線、防雷裝置以及二次系統(tǒng)也是變電站系統(tǒng)的重要組成部分。110kV變電站主要是供給用戶的，數(shù)量龐大，分布很廣。我們在設(shè)計110kV變電站的時候，要立足以上特點，全面考慮，綜合分析實用性、靈活性和可靠性，有效地控制建設(shè)所需的成本，靈活應(yīng)對電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障，向用戶提供安全、可靠的電能。

設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)貫徹國家有關(guān)工程建設(shè)的各項方針政策和規(guī)程規(guī)范；從全局利益出發(fā)，正確處理好安全與經(jīng)濟、基建與生產(chǎn)運行、近期需要與長遠(yuǎn)發(fā)展等方面的關(guān)系；從實際出發(fā)，結(jié)合國情，采用中等適用水平的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；積極慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)。與時俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新，全方位、多角度、多層次地進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計

2.主接線設(shè)計與主變壓器的選擇

2.1 電氣主接線設(shè)計

目前主接線的設(shè)計一般比較復(fù)雜，這種復(fù)雜的主接線雖然可以保證供電的可靠性，但是其復(fù)雜的接線方式以及繁瑣的運行操作等缺點也比較突出，同時這種主接線一旦發(fā)生故障將很難檢測，維護(hù)成為一個難題，并且其占地面積大、耗資多，所以針對以上問題，我們需要在保證供電可靠的前提下，盡力簡化主接線。我們可以根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)、電氣設(shè)備的特點和變壓器負(fù)載率等因素進(jìn)行綜合考慮來確定變電站的主接線方式。

通常變電站高壓側(cè)多不用或少用斷路器的接線；最簡單的主接線方式是線路—變壓器組接線，高壓配電裝置只需要設(shè)置2個設(shè)備單元，具有接線簡單清晰的優(yōu)點，發(fā)生一條送電線路發(fā)生故障時，在低壓側(cè)作轉(zhuǎn)移負(fù)荷操作，仍能保證正常的用電，系統(tǒng)接線清晰，容易檢測和維修，節(jié)省人力物力和時間。同時這種主接線的方式占地面積比較小，從而縮小了變壓站的占地面積，既實用又經(jīng)濟。

2.2 正確選擇主變壓器

主變壓器的選擇要對變電站進(jìn)行實地考察，根據(jù)變電站的實際情況選擇適宜的變壓器以及合理安排變壓器的安裝數(shù)量。變電站變壓器的安裝數(shù)量是依據(jù)主變電站的總?cè)萘俊⒆冸娬镜恼嫉孛娣e大小、對變壓器建設(shè)的投資和配電裝置的投資多少以及變壓器制造容量的限制、短路時的電流大小等指標(biāo)來進(jìn)行確定的。

例如當(dāng)變電站的用電量在某個季節(jié)或某段時間與其他時間段有很大差別，或者一級或二級負(fù)荷很多時，建議安裝兩臺以上數(shù)目的變壓器；如果變電站從中、低壓側(cè)電力網(wǎng)就能獲得足夠量的備用電源則安裝一臺主變壓器足矣。

大多數(shù)情況下城市電力網(wǎng)110kV變電站安裝兩臺甚至兩臺以上的變壓器，這樣的目的是保證一臺變壓器發(fā)生故障時其他變壓器還能夠擔(dān)負(fù)起70%的負(fù)荷，在一定時間內(nèi)保證一、二級的正常運作。

同時我們都知道，各個變電站節(jié)點的電壓隨著系統(tǒng)負(fù)荷的變化而不斷變化。普通的變壓器如果安裝在電壓偏移大或者是電力潮流變化大的變電站時，可能會發(fā)生電壓不穩(wěn)，影響用戶的用電質(zhì)量，所以可以采用有載調(diào)壓變壓器。

如果需要對110kV變電站主變壓器35kV側(cè)、10kV側(cè)母線的短路電流時進(jìn)行限制時，則多采用高阻抗變壓器。但是此變壓器會增加主變壓器額空載損耗及負(fù)載損耗，所以為減少能源浪費，如果能將各電壓側(cè)短路水平限制在規(guī)定值，則建議避免使用阻抗較高的變壓器，以節(jié)約能源。

3.高壓配電裝置的布置方式以及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

3.1 配電裝置的布置方式

110kV變電站采取的布置形式主要包括屋外和屋內(nèi)兩種布置。屋外布置分為高型布置、中型布置以及半高型布置，這三者布置形式各有其特點和優(yōu)缺點，其中高型布置是主要是對母線進(jìn)行隔離，上下重疊布置線路的開關(guān)，這種形式占地面積較小，但是具體操作比較困難，檢修工作難度系數(shù)大，并且抗震性能也比較薄弱；中型布置的占地面積較大，成本相對其他比較低，抗震性能好，但是工作人員的維修強度和難度比較??；半高型布置不太適用于回路較少的變電站，但是其可以在一定程度上將配電裝置的距離縮短，使布線的面積增大。

3.2 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

好的變電站需要具有一定的抗震功能。近些年來由于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較多，所以更應(yīng)該注意變電站的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。如果變電站的建筑物的承重負(fù)荷較大，則不適宜采用淺埋基礎(chǔ)，因其不能達(dá)到對強度和變形的要求。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，采用12m長500PHC管樁作為基礎(chǔ)，可以很好地防止建筑物沉降，從而減少對電力設(shè)備運行帶來的不利，延長設(shè)備的使用壽命，減少更換和維修頻率，從而節(jié)省資金。

4.斷路器的選擇

選擇斷路器要考慮多方面的因素和指標(biāo)，這是l10kV變電站一次設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。選擇斷路器時最重要的標(biāo)準(zhǔn)是絕緣性能要好，因為當(dāng)線路發(fā)生跳閘等突發(fā)狀況時，斷路器可以保證其絕緣，從而為檢修人員提供足夠的時間；同時斷路器還應(yīng)該是良好的導(dǎo)體，以保證電流較大時不會發(fā)生線路故障，如果發(fā)生電流短路，要有良好的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，避免發(fā)生火災(zāi)等危險；斷路器的機械壽命和電氣壽命應(yīng)該盡量選取較長者；體積和重量較小、結(jié)構(gòu)簡單的斷路器的安裝方法較為簡單，并且有利于檢測和維護(hù)，根據(jù)以上這些因素和變電站的具體要求選擇適合的斷路器。經(jīng)過我們的實踐和數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，我們認(rèn)為LW30—126斷路器能夠很好的滿足這些要求，建議推廣使用。

5.消弧和過電保護(hù)裝置的設(shè)計以及照明設(shè)置的設(shè)計

5.1 消弧和過電保護(hù)裝置的設(shè)計

消弧和過電保護(hù)裝置是一種在新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)下發(fā)展出的產(chǎn)品，它的主要作用是抵抗中性點非直接接地系統(tǒng)弧光接地給電氣設(shè)備帶來的危害，從而保證10kV、35kV系統(tǒng)弧光接地過電壓和諧振過電壓不致造成危害。將此裝置加入到中性點不接地系統(tǒng)中后，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地時，裝置可以在半分鐘之內(nèi)啟動，將立即熄滅掉故障點的電弧，同時對弧光接地過電壓起一定的限制；該裝置運行以后，可以將電容電流連續(xù)通過的上限提高到200A以上，這樣可以允許用戶有一定的時間和條件快速完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移，然后再進(jìn)行故障檢查和維修。消弧和過電保護(hù)裝置還可以將相與相之間發(fā)生的各種過電壓限制在3.5倍以下，該裝置的外觀為封閉的開關(guān)柜，其表面為金屬，將其功能總結(jié)如下：（1）弧光接地過電壓保護(hù)功能；（2）裝置本體故障保護(hù)功能；（3）諧振過電壓保護(hù)功能；（4）故障信息上傳等功能。

5.2 照明設(shè)置的設(shè)計

在屋外布置投光燈作為照明設(shè)施，以便于巡視時觀察；而屋內(nèi)的設(shè)備室內(nèi)多采用熒光燈、白熾燈的混合布置為照明設(shè)施。20kV的開關(guān)室通常選擇熒光燈。

事故照明都采用應(yīng)急燈或者白熾燈，因為其標(biāo)志比較明顯，易于發(fā)現(xiàn)，通常各個室內(nèi)均需要設(shè)置事故照明，例如電容器室、二次設(shè)備室以及20kV開關(guān)室，事故照明的白熾燈電源來自于直流屏。對變電站的照明設(shè)施進(jìn)行設(shè)計時要考慮周全，正常運行情況下所需照度要和安裝以及發(fā)生故障檢修所需要的照度分開設(shè)置，并且還要符合工業(yè)監(jiān)視的標(biāo)準(zhǔn)和要求，盡量選擇壽命長的節(jié)能燈設(shè)備。

6.直流系統(tǒng)的設(shè)計

為了給變電站內(nèi)的內(nèi)一、二次設(shè)備、自動化系統(tǒng)以及通信供電，需要在變電站按雙充雙饋的配置方式設(shè)立一套直流系統(tǒng)。此直流系統(tǒng)一般采用220V電壓，選用的蓄電池組的電流為200Ah，將這些蓄電池分兩組，發(fā)生故障按停電2小時計算。

直流系統(tǒng)的設(shè)計采用單母線分段接線，在各個分段設(shè)立開關(guān)，每段母線都有自己的一組蓄電池組以及一套充電裝置，專門設(shè)置蓄電池室來存放蓄電池，選擇的蓄電池為閥控式密封鉛酸電池；而充電裝置則按N+1原則進(jìn)行模塊配置，用4塊20A的模塊組成一個充電機，多選擇采用高頻開關(guān)的電源。

每套系統(tǒng)采取的供電方式都是混合型的，并且都設(shè)一套微機控制的蓄電池容量檢測儀和絕緣監(jiān)測裝置。不同電壓的供電方式不同，例如：110kV的供電方式采用的為放射型，每一間隔的電源多從從直流饋線屏獲取，其方式為雙回路方式；10kV的部分將按具體的情況對每一段母線進(jìn)行雙回路配置。

7.結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和人們對用電越來越多的需求，110kV變電站在我們當(dāng)下的日常生活和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中重要地位是顯而易見的，而對于110kV變電站的一次設(shè)計應(yīng)該遵循具體問題具體分析的原則，對變電站的設(shè)備特點、周邊環(huán)境、在電力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用途徑、所載負(fù)荷的大小、變電站的容量規(guī)劃要求以及它在電力系統(tǒng)中的地位和重要性等因素進(jìn)行綜合考慮，選擇適合的電氣主接線、變壓器、裝置布置方式、斷路器以及消弧和過電保護(hù)裝置，在滿足用戶的用電需求，保證供電的可靠性的前提下，靈活選擇和盡量優(yōu)化設(shè)計方案，認(rèn)真選擇設(shè)計手段。本文以上幾點建議希望對完善110kV變電站的一次設(shè)計提供一點幫助，相信未來的變電站設(shè)計一定會越來越完善。

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