110kV变电站电气一次设计探析

摘要：变电站作为电力系统的主要组成部分，是保证系统安全稳定运行与持续供电的关键，而变电站运行质量取决于电气设备的支持。本文以110kV變电站为例对电气一次设计进行探究，首先阐述了110kV变电站得概念与优点，其次总结了设计原则，然后结合实例提出具体得设计方法，旨在为类似工程设计及设备选型等提供参考。

关键词：110kV变电站;电气安装调试;技术要点;对策

1引言

近年来，国家电力部门依据当前科技发展的水平，对变电站供电的可靠性、电压合格率等指标提出了新的要求，进一步维护了我国电力系统的稳定性，以满足人民群众的需求。根据当前人们对于优质、稳定、实惠的电能需求，国家相关的电力设计部门在一次设计过程中需结合人民群众对电力性能的要求，同时结合实际情况，从质量、安全、性能、价格等多重角度思考，构建出变电站电气一次设计框架，以科学、专业的电力知识和技能解决设计中存在的问题，不断地探索、总结经验，思考解决方法，从而保证电气一次设计的质量水平。

2110kV变电站概述

变电站是电力系统的基本构成部分，其担负着电能转换、优化调整电压、电能传递等功能。在智能化技术的支撑下，变电站电气系统已成为目前智能电网构建的关键。110kV变电站的优点是能够使用站内监控来处理信息和数据，更好地记录和处理警报情况，工作人员可以在提高变电站运行效率的情况下，借助互联网信息技术对其合理地调节和控制，从而更好地提高110kV变电站的运作效率。与此同时，110kV综合自动系统在运作过程中要及时地控制好自动化系统，使用GPS功能来改善系统运行效果，达到完善运行功能的作用。

3110kV变电站的电气一次设计原则

想要保证110kV变电站的安全稳定运行，电气设计方案是否科学合理对变电站的综合运行效率产生直接影响，通过电路满足差异化电气设备连接，从而成功转化电力资源效能。电气主接线可以实现基于电源线、引出线，充分运用母线安全运营变电站。那么在设计时需遵循以下原则：以变电站和电网的实际运行状态为设计依据，从全面视角综合考量设计影响因素，制定科学合理最优化的电气组接线方案;间接采购电气设备性能，科学规划配电结构，并且设计配电路自动跳闸保护系统，确保区域电网可以安全稳定运行;电气设备的连接工具以电气主接线为主，立足长期和短期都需要对110kV变电站的运行负荷影响进行分级。

4110kV变电站的电气一次设计要点

某电站属于110kV电压等级的供电系统;负责该地区的农业用电、城乡结合部以及市区地带的工业用电。该电站位于较为空旷且地势平坦的地带，海拔高度为200m，该地区一年中最低温度为-8℃，最高温度是40℃，最热月份的最高平均气温为30℃。地震烈度为6°，风速最大25m/s，冬季覆冰最大厚度为1mm，平均土壤温度为20℃，该地区的水质较好，没有腐蚀性。

4.1主变压器容量的选择

4.1.1主变容量的选择

借助负荷的相关性质以及电网的实际结构来确定变电站的主变容量。因此，当某一个变电站停运时，其他主变容量在负荷允许的范围内需要保证有一级以及二级负荷。

4.1.2主变额定容量的选择

（1）主变额定容量的选择依照该变电站负荷侧所带支路的数量来确定;由负荷资料表的数据经计算得到：

（2）变压器的近期计算容量：

（3）根据条件：

根据供电要求可知，对于装有两台或者以上数量主变压器的变电站，如果有一台主变压器出现故障，则其他主变压器需要能够担负总负荷60%的电力。

因此，在选用主变容量使就需要大于或者等于16.59MVA（≥16.59MVA），本文最后确定选择主变容量为31.5MVA。

4.1.3变压器相数的形式的选择

变电所所用的大型变压器有多种容量等级，通常有100/50/50、100/100/50及100/100/100等，而由于电压等级较高因此其容量并不会有太大的增加，因此其价格并不会由于容量的增加而有多大的变化，综合考虑各因素，最好选用100/100/100的容量比的变压器。

4.2电气主接线设计

方案1：单母线分段（如图1）

可靠性：不管其中一路有故障还是检修等原因都能够确保其用电设备持续供电。

灵活性：有着较好的扩展性能;结构相对复杂，但非常灵活。

经济性：所用空间不大;运行费用不高，投资不大，所需设备也不多。

方案2：单母线

可靠性：不能确保设备不间断供电且不可靠;一旦有故障发生或者要检修设备都需要停掉负载。

灵活性：有着较好的扩展性能;结构简单，然而灵活性不高。

经济性：所用空间不大;运行费用不高，投资不大，仅需轻型设备且不多对上述的几种方案进行经济性、可靠性以及扩展性等方面的深入比较，决定对于该电站的110kV电压回路采用单母线分段的接线方式。

4.3防雷击保护

4.3.1变电所的直击雷保护

当雷云直接击中变电站设备时，强大的雷电流流过该设备然后泄入大地，在该设备上将产生很高的压降，并将这种压降称之为直接雷过电压。直接雷对电力设备危害性极大，变电站有必要采取直击雷防护措施。变电站常用的直击雷防护措施主要有以下几种：①在室外通过安装独立避雷针或在构架上方安装避雷针来防止直击雷，主要是利用尖端放电原理，使其保护范围内所有电气设备或建筑物免遭直击雷的破坏，为了避免泄地的雷电流发生反击现象，应远离变电站设置避雷针接地引线;②在保护小室、主控楼等建筑物上安装避雷带或避雷网，沿建筑物屋顶四周易受雷击部位明设防雷保护用的避雷带，在屋顶上部明装避雷网，沿外墙装引下线接到接地装置上。

4.3.2雷电过电压防护

保护措施：为了防止线路出现过电压，设计时要考虑到装设氧化锌避雷器性能，能够有效限制过电波的幅值。在入户应加设合适规格的避雷器，为了使其有效且可靠地发挥作用，应该将其另外一端和该变电所的接地系统形成等电位连接，且最后必须和大地相连且最后的接地电阻经测量不应大于10Ω。

（1）各个电压等级（10kV系统、35kV系统以及110kV系统）的回路中都要配备合适规格的避雷器。

（2）在110kV电压等级的供电回路中避雷器需要在各个相上都装设，因为该电压等级的供电系统中每一相采取了分级绝缘方式。

5结语

综上所述，变电站电气一次设计是一项综合性总体框架型的系统结构类设计。在设计过程中，需要工作人员掌握整体框架思路，并拥有大局观，能够从宏观的角度来进行设计。同时，通过引进高新技术设备，运用创新型技术手段，可以进一步优化电气一次设计，以满足广大人民群众对安全性、稳定性、经济性的需求。

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作者简介：张衡求（1991-），男，湖南邵东人，助理工程师，本科，工作方向：电气系统及其自动化。