1、有关 110kV 变电站部分电气一次设计要点探讨摘要：变电站是整个电力系统中最为重要的组成部分之一，也是电网的主要监控点，其运行质量的优劣，直接关系到供电质量。变电站是由诸多一次设备组成，在对其进行设计时，必须合理选择好一次设备，这是确保变电站安全、稳定、可靠运行的关键。本文结合工作实践对110kV 变电站电气一次设计中的部分技术问题进行了相关探讨，包括变电站主接线、电气平面布置和主变压器的选择提出了一些技术设想，供同行借鉴和参考。 关键词：变电站；一次设计；主接线；变压器； 中图分类号：TM4 文献标识码： A 文章编号： 1 概述 随着社会经济的不断发展进步，我国用电量大幅度地增加。在用电
2、量不断增加以及人们要求不断提高的情况下，对变电站的设计和使用必须尽最大努力满足其需求。变电站在人们的日常生活中占据了重要的地位。 2 变电站的重要性 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电流的流向和调整电压的电力设施，它通过其主变压器将各级电压的电网联系起来。变电站的主要作用是进行高低电压的变换。其中一些变电站是将发电厂发出的电升压，一方面便于远距离输电，同时也是为了降低输电时线路上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压后送至用户端使用。对于不同的电网情况，升压和降压的幅度是不同的，根据电压等级和作用的不同变电站的分类很多，比如远距离输电时，电压多经升压变电站升压为220kV 或 5
3、00kV，甚至更高，在负荷中心，电压多经 110kV 变电站降压至10kV，给中压用户供电或经由 10kV 配电网和配变送到低压终端用户。 110kV 变电站是直接面向用户的，因此其数量较多，分布也较广。因此在对变电站进行设计时应考虑其经济性、灵活性以及可靠性，这样才能够在某个区域内减少变电站所在单位的投资，且能够灵活地应对各种停电需求和电网故障，还能够提高该区域内供电的可靠性。变电站能够满足各区域的需求，就能够提高 110kV 变电站分布点的合理性以满足社会发展的需求。 根据上述对变电站重要性的分析，我们可以清晰地了解到，只有设计出符合某区域发展的变电站，即设计出经济、灵活、可靠的变电站，才
4、能够满足各方面的用电需求。 3 110kV 变电站一次设计相关要点 3.1 变压器的选择 在变压器的选择上，应根据变电站的情况而定。如果变电站的季节性负荷较大，或者有大量的一级负荷或者二级负荷时，应考虑安装两台或以上的变压器。如变电站可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。在对变电站中变压器台数的确定时，应根据该变电站中的具体指标来进行选择，该指标有主变的总容量、变压器制造容量的限制、变电站的占地面积以及对配电装置的投资、对变压器的投资、短路情况下的电流水平等，根据这些指标可以确定变电所中对变压器的数量选择。一般情况下，城网 110kV 变电站的变压器有两台或多台，这
5、样能够保证当其中一台变压器出现故障停运时，其余主变压器的容量应保证该站全部负荷的 70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。 由于系统负荷不断变化，各个变电站节点的电压也随之变化，在系统无功电力平衡的前提下，可以进行电力系统的电压调整。电力潮流变化大和电压偏移大的变电站，如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。当需限制 110kV 变电站主变压器 35kV 侧、10kV 侧母线的短路电流时，可采用高阻抗变压器。为减少能源浪费，在满足将各电压侧短路水平限制在规定值的前提下，尽量不使用阻抗较高的变压器，降低主变压器的空载损耗（铁损
6、）及负载损耗（铜损） 。另外，随着变压器厂家生产水平提高及变压器组件优化， 三相油浸式电力变压器技术参数和要求规定的空载损耗及负载损耗参数值已不能满足节能减排的要求，作为电力运行单位及设计单位应密切关注当前变压器性能水平，提倡选用经济、节能的变压器。 3.2 电气主接线设计 变电站的电气主接线，应根据变电站在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求，即经济性、灵活性和可靠性。 在经济性方面，电气的主接线能满足运行要求时，变电站高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线；在电气二次设计方面，在保证系统安全运行的前提
7、下，简化继电保护和二次回路，节省二次设备和控制电缆的使用量；在电气一次设备选择方面，在保证主接线能够有效限制短路电流的同时，可以选择较为经济的设备。除去在设备上的节省，在变电站的占地面积以及电能的损耗上，还应遵循经济节省的原则。对于变电站的占地面积，主接线在设计时应为配电装置和布置创造出能够节约土地的条件，使变电站所占土地面积尽量减少；对于电能的损耗，要合理经济地选择主变压器的种类、数量和容量，要避免两次变压而造成的电能损失。 在灵活性方面，变压器的设计要满足其在调度、检修以及扩建时的要求。在调度时，变电站应该灵活地切除或投入线路和变压器，调配电源和负荷；在检修时，能够满足停止断路器、母线以及
8、继电保护装置的工作时而不影响电网的正常运行以及对居民的正常供电，这就需要在对变电站设计时，应灵活地满足变电站检修时的要求；在扩建时，电气的主接线设计能够较为简单地从初期接线过渡到最终接线，这就要求在对主接线进行设计时，应设计出适应以后扩建的线路设备，且在扩建后投入使用时能够做到变压器或者线路互不干扰。 在主接线可靠性方面，主要是要保证其设计的变电站不会出现全站停运、停电的现象；在各线路和设备进行全面检修时，不能长时间停电，还要保证一级负荷以及大部分的二级负荷；要保证在对断路器进行检修时，不会对系统和负荷的供电造成影响。 3.3 电气设备典型的接线方式 在 110kV 的变电站电气设计中，主要考
9、虑的就是终端变电站以及中间变电站。前者变电站则接近 110kV 变电站负荷中心，并在其中分为两路进线，从而将电能分配给低压用户，而实现这一分配的主要是通过两台主变来实现的。终端变电站的高压侧主接线形式有三种：单母线接线；内桥接线以及线路变压器组接线。对于单母线接线方式，主要是用在110kV 变电站的高压侧主接线，且单母线分段的接线方式则是用在 110kV变电站的低压侧主接线。该接线方式其供电可靠性高，运行较为灵活，但仍然存在一定的不足，即所涉及到的高压设备较多，增大了占地面积以及投资资本。对于内桥接线方式，主要用在 110kV 变电站的高压侧主接线，单母线分段的接线方式则是用在 110kV 变
10、电站的低压侧主接线。该方式线路的进出较为方便，但也存在一定的缺点，即运行不灵活，用电不可靠。该接线方式适合于那些在高压线路运行较为频繁，且不受到电网穿越功率而经过城网变电站的情况。综合以上接线方式的不同特点以及适应性，在设计 110kV 变电站接线方式时，应该根据实际情况来选择不同方式的接线，以期达到最佳的接线效果。3.4 高压配电装置布置方式 高压配电装置的设计除了要认真的贯彻国家的技术经济政策以外，还应该根据当地的自然环境特点、电力系统要求和运行检修要求，制定出合理的设计方案并选择适宜的设备。高压配电装置要尽可能的采用新的材料、新的设备和新布置，在运用先进的设计技术的同时，保证设备的安全可
11、靠的运行、巡视检修方便、经济合理。在变电站总布置设计技术规定中明确的规定，变电站的的总平面布置因地制宜、努力创新，在充分利用现有的技术经济的基础上精心设计、合理布置。在变电站改建过程中，应该尽量的利用当地的劣地、坡地和荒地，最好做到少占或是不占当地的耕地资源，在以保证整个电力网络安全可靠运行的基础上，选择最佳的设计方案，做到技术与经济效益并重。 3.5 110kV 变电站断路器的选择 断路器是 110kV 变电站主系统的主要设备之一，因此在对断路器进行选择时，要保证其能够满足各方面的要求。断路器要保证在跳闸时有良好的绝缘性，以保证对故障的检修；应保证断路器是良导体，这样能够使它通过长期的负荷电
12、流而不发生故障，且如果产生短路电流，还能够保持足够的动稳定性和热稳定性；断路器要具有尽可能短的分断时间以及足够的断路能力；要结构简单、重量轻、体积小且安装维护方便，另外还有具有尽可能长的机械寿命和电气寿命。 4 结语 总而言之，110kV 变电站的一次电气设计是一项较为复杂且系统的工作，由于设备的种类较多，设计时必须考虑全面，如果其中任何一个环节出现问题，都有可能导致整体设计出现问题。因此，设计人员必须了解并掌握变电站一次电气设备的设计要点，并遵循科学合理、切实可行的原则进行设计，只有这样才能确保变电站安全、稳定、可靠运行，进而确保供电可靠性。 参考文献： 1 吕贺伦.吕阿率.有关 110kV 变电站中的电气设计问题探究J.中国科技纵横.2012(5) 2 张朝锋.110kV 变电站电气一次设计的探究J.科技向导,2012,(3). 3 姜玉贤.浅谈 110kV 变电站电气的一次设计J.科技资讯,2011,(36). 4 陈峰.110kV 大塘变电站备用电源自动投入系统的运行维护问题分析J.北京电力高等专科学校学报(社会科学版).2010(10)
