探究110kV智能变电站电气主回路设计

温立清

摘 要：110kV智能变电站具有先进、环保、集成等多种优势，它可以对信息完成自动采集工作，在控制与保护方面都和传统变电站有着明显的不同。文章将结合实例，对110kV智能变电站电气主回路设计中的电气主接线的选择、配电装置的布置、变电所的设计等多个方面进行分析。

关键词：110kV智能变电站；电气主回路；电气主接线

中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0111-02

前言

智能高压设备是采用了“智能组件+高压设备”的模式，其中包含了测量单元、控制单元、检测单元、计量单元、通信单元和保护单元等。电气主回路在智能变电站中占有重要地位，在通俗意义上，它指的是直接供电的回路，在变电站中属于“主力部队”；在狭义上，电气主回路就是一次回路。

1 电气主接線的选择

在选择电气主接线时，要参考110kV智能变电站的建设规模，在建设规模中，包含了主变压器的本期容量和远景流量，采用的主变压器规格及电压等级，进线的型号及出线的选择等。而电气主接线的主体包含了进线回路与出线回路，对其进行分类，可以分为有汇流母线与无汇流母线两种，依照现有接线形式，可以将有汇流母线分为单母线接线、双母线接线两种，其中单母线接线可以分为简单单母线、单母线分段和单母线带旁路三种；双母线接线可分为简单双母线、双母线分段、双母线带旁路和3/2断路器接线四种类型。无汇流母线又可分为单元接线、桥形接线、多角形接线三类。根据建设规模，可以完成电气主接线的选择工作。

如在我国某智能变电站的设计中，其主变压器的容量设计为本期2×50MVA，远期为3×50MVA，且采用了电压等级为三相双绕组自冷有载调压电力变压器，在110kV的进线选择上就做出了进线2回，内桥式接线，最终电缆进线2回，扩大内桥式接线，在10kV出线的选择上，该变电站电缆出线为24回[1]，在接线形式上，就选择了单母线分段接线式，而出现电缆是36回，在接线形式上可选择单母多分段接线。

2 电气总平面的设计

对电气总平面进行设计需要根据所选地址环境条件，包含了地质、气象和水文等。现以我国某110kV智能变电站为例，现已知该变电站的主体为半埋式三层建筑，地上主体为两层，部分为一层，地下一层。其中地上一层主要为110kV GIS（Gas Insulated Switchgear，气体绝缘组合电器设备）室、主变压器室、接地变室和10kV配电装置室及保安室；地上二层布置了电容器室、二次设备室及安全工器具室，地下一层为电缆层。此楼宽为18m，长为54.6m，地下层高3m，地上一层高6m，地上二层高为4.5m，且变电站布置在建筑北侧[2]。

2.1 配电装置的布置

（1）主变压器

依照建筑的整体结构，对于主变压器采用了本体室内布置，散热器片室外布置的方法，在建筑西侧，采用13m的间隔宽度，利用电缆，将主变压器高压套管和110kV GIS予以连接，利用铜排，将主变压器和10kV配电装置进行连接。

（2）10kV配电装置

在此智能变电站电气主回路设计中，选择了铠装移开式的金属封闭开关柜，这种开关柜一方面能够保障供电的平稳性，另一方面能够有效减少运行维护的次数，同时，因为体积小的原因，其占地面积也不是很大，起到了节省空间的作用。利用半绝缘管母将位于配电装置室北端的扩建端和主变压器相连。10kV配电装置室全长为36m，层高为4.5m，宽度为10m。采用户内式的方法来布置10kV电容器，且每台变压器都带有两组处于一个电容器室内的电容器，单套10kV电容器组尺寸为3.6m×1.7m。

（3）110kV配电装置

选择用户内型的三相共箱式GIS设备作为110kV配电的主要装置，位于一层配电装置室内，使用电缆作为进线和出线，单列布置断路器，断路器采用弹簧操动机构，在远景共有主变进线3回、110kV进线3回、桥间隔2个，PT间隔3个。

（4）电缆敷设

在此智能变电站电气主回路的设计中，其敷设方法选择了电缆半层、桥架敷设。在低压电力电缆采用三芯金属铠装铜芯电缆，而在控制电缆上选择铜芯电缆，在高压电力电缆上，选择单芯金属铠装铜芯电缆和三芯金属铠装铜芯电缆。

2.2 变电所的设计

为了确保智能变电站内部的所有设备都可以得到一个平稳安全的运行环境，在值班室里，不能有高压设备存在，值班室的门需要向外开放，而电容器室、高压配电室与低压配电室的门最好靠近值班室。如果变电所采用的设计方式为单层布置，那么10kV电容器的成套装置和接地变成套、消弧线圈装置都应该分别安排在单独房间。在安全距离方面，凡是有电的设备都应该保证其离墙、离地的距离符合规章要求；其次，为了方便主回路的进线与出线，可以考虑架空的方式，如果选择架空进线的方式，那么在高压配电室就应该配置在进线端，在安装变压器的时候，应该尽可能地让其接近10kV配电装置室；然后，需要考虑到智能变电站的检修和维护工作，智能变电站内，在高压配电室附近应该设置值班室，同时，结合实际条件应该设立单独的维修间或是工具材料储存室；最后，在设计变电所时，应该积极更换具有更大容量的变压器。

2.3 抗震设计

抗震设计时，需要参考智能变电站所在区域的抗震设防烈度，需要参考选址地区的地震动加速度。如在案例中，该选址地区的抗震设防烈度是八，而基本的动加速度是0.1g，那么在电气主回路设计中，为保护回路中的电气设备，采取的具体抗震设计为：所有建筑物为对称布置，维持建筑的整体性，且GIS和主变的基础都利用焊接方式，进而减少因地震带来的设备滚动损坏问题，在GIS的母线上，都设置有伸缩节，且在分接的地方，设置了伸缩缝。

2.4 绝缘配合和与电压保护endprint

在110kV智能变电站电气主回路的设计中，需要做好绝缘配合与电压保护工作。

（1）绝缘配合

110kV智能变电站中，如果基准选择为避雷器雷电冲击10kA残压，配合系数需大于1.4，那么其中各设备的绝缘水平可如表1所示。

如表1所示，在选择和设计各种电气设备时，需要严格遵循要求，而為了防止雷击，在110kV避雷器中可以安装GIS内部的氧化锌避雷器，依照B11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》和DL/T801-2002《交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》完成型号的选择工作。其额定电压有效值为102kV，最大持续运行电压有效值为79.6kV，操作冲击残压峰值为226kV，8/20？滋s冲击电压，10kA残压峰值为266kV，1？滋s陡坡冲压，5kA残压峰值为297kV。

（2）电压保护

在设计110kV配电装置雷电过电压保护时，需要符合DL/T620-1997《交流电气装置的电压保护和绝缘配合》中的规定，即在110kV无电缆段GIS变电站，需要将金属氧化物避雷器安装在架空线路和GIS套管的连接处，对此，在实际工程中，应该将氧化锌避雷器安装在110kV进线侧。在智能变电站电气主回路设计中，此类氧化锌避雷器在防雷方面能够取得较好的效果，而在110kV母线上，可以不用安装避雷器。变压器和氧化锌避雷器之间的距离不应该大于130m，因此，在变压器一端也不用再次安装避雷器。而在电缆进线的时候，应该将氧化锌避雷器安装在母线上。以此来完成雷电过电压的保护功能。

3 结束语

综上所述，依照110kV智能变电站的建设规模及建筑主体可以完成主接线的选择工作，参照国家规定，可以对整个电气回路的装置进行布置、完成变电所、雷电绝缘等多方面的设计工作，进而完成110kV智能变电站电气回路的总体设计工作，让其运行的平稳性、可靠性得到保障。

参考文献：

[1]王源.110kV智能变电站电气自动化设计初探[J].工业设计，

2016，11：151-152.

[2]沈毓，宋同，徐伟明.110kV智能变电站模块化设计应用[J].内蒙古电力技术，2017，35（02）：63-66.

[3]王萍.关于变电站电气设计方案的几点探讨[J].科技创新与应用，2014（29）：146.endprint