城郊110kV變電站主變壓器及主線路設計

梁 娟

（陽煤集團職教中心安全培訓部，山西 陽泉 045000）

1 城郊110 kV 變電站主接線設計

在城郊110kV 變電站主接線進行設計之前，需要明確基本現狀，只有在明確現狀之后才能對未來負荷情況合理預測，進行恰當的主接線設計。因此，首先需要對變電站的基本情況展開全面了解，可以通過查閱相關原始資料、走訪調查當地群眾、對現有變電站員工進行訪談等方式達到這一目的。其次，在了解了該變電站基本情況及設計需要之后，還應當思考主接線設計過程是否符合國家行業行規的相關要求、經費是否在預算內、能否做到經濟可靠、是否使用了較為先進的科學技術等問題，最終從多方面綜合考慮制定最為恰當的主接線方案［1］。

1.1 110kV 側主接線設計

以實際情況及城郊電網的需求為出發點，選取以下三種接線方案進行比較，分別為單母分段接線、內橋接線、外橋接線，接線圖分別為圖1、圖2、圖3。

對上述三種接線從斷路器和隔離開關、各自優勢等方面進行如下比選：

首先，從斷路器與隔離開關的比較上來看可歸納為表1。

圖1 單母分段接線

圖2 內橋接線

圖3 外橋接線

表1 斷路器與隔離開關各接線示意表 根

從三者各自的優勢來看，單母線分段接線簡單清晰，使用設備小，經濟性較好，在供電的過程中更為可靠、靈活，采取單母線分段接線方式之后，如果母線、母線隔離開關出現問題或者是必須要進行檢查維修的話，不需要對該回路中的電源進行斷開也可完成檢修，并且整個過程中仍可對全部用戶供電；外橋接線供電線路短，線路故障和檢修幾率少；內橋接線負荷比較穩定，主變壓器不需經常切換退出工作，沒有穿越功率的終端變壓所。但是，外橋接線也存在著一些缺點，在本設計中擬保留單母分段接線和內橋接線［2］。

1.2 35kV 側主接線設計

本文選取兩種接線方案進行比較，分別為單母分段接線和單母帶旁母接線，接線圖如圖4、圖5。

圖4 單母線分段接線

圖5 單母線帶旁母接線

從經濟效益方面對兩種方式進行比選，母線帶旁母容量小，供電距離短，并且造價更加昂貴。從符合規范這一設計原則考慮，根據《變電所設計技術規程》，在35kV 配電裝置中，當出線回路在2回以上，選單母線分段接線，而本設計出線為3回，單母線分段接線在可靠性和靈活性方面都滿足設計要求，所以選擇單母線分段接線［3］。

1.3 10kV 側主接線設計。

分別選取單母分段接線和雙母線接線兩種設計方案進行比選，如圖6、圖7。

圖6 單母線分段接線

在對兩種接線方式進行比較之后可以看到，雖然雙母線接線在供電性能方面更加可靠，但是所需設備較多，從經濟性來看不具備優勢。而根據《變電所設計技術規程》，由于出線線路數不多，單母線分段也能夠滿足供電需求，并且比較經濟、靈活。因此，最終選擇10kV側采用單母線分段接線的方式。

圖7 雙母線接線

1.4 主接線方案最終比選。

通過上述三種接線方式的對比及選擇可以最終得到兩種主接線方案，分別將兩種主接線方案闡述如下：

接線方案一：將110kV 側接線方式設定為內橋接線，將35kV 接線方式設定為單母分段接線，將10kV 設定為單母分段接線，如圖8所示。

圖8 內橋接線設計圖

接線方案二：將110kV 側接線方式設定為單母分段，將35kV 接線方式設定為單母分段，將10kV設定為單母分段接線，如圖9所示。

圖9 單母分段接線設計圖

在對兩種方案進行對比之后不難看出，采用方案一的話如果今后用電負荷上升，受到110kV母線側接線方式的限制不方便進行擴建，而35kV和10kV 線路中一旦發生回路故障，則非常有可能致使整條電線都斷電。從整體上來看，在確保供電的可靠性、可擴建檢修方面并不占優勢，因此不考慮采用該種方案。而方案二中110kV 母線側即便是在負荷增大的情況下也能夠增加規模，并且當35kV 線路中產生問題，必須進行檢修工作或者一定要切除某段線路時，均不會對其他回路產生影響。從整體上來看，滿足供電可靠性、可擴建檢修等方面的需求，最終選擇方案二。

2 城郊110 kV 變電站主變壓器設計

1）城郊110kV 變電站主變壓器數量的設計。在對變壓器數量進行設計時，重點需要考慮以下幾個原則：

首先，安全原則。安全原則是指主變壓器數量能否確保城郊110kV 變電站安全運行，如果主變壓器的數量設置太多，則會造成變電站接線復雜、需要安裝的面積增多、投資成本過高等困難。因此，在確保安全運行的原則下，需要確定城郊110kV 變電站主變壓器的臺數最小值，在小于等于最小值的情況下結合安全原則對變電器數量進行設計。基于此原則，對城郊110kV 變電站主變壓器數量最小值進行計算后得出，應當在其中選擇兩臺主變壓器為宜。

其次，靈活原則。靈活原則是指在選擇主變壓器數量時應注重容載比與供電兩方面靈活性，超過一定限度或者低于最小值的電網容載比都會對電力系統整體運行靈活性帶來負面影響。如果主變壓器數量過多，將會使得投資增加，過少則會使得電網魯棒性能降低、不能靈活調動。以城郊110kV 變電站為例，如果在其中設置一臺主變壓器，變電站總負荷將會由該臺主變壓器承擔，如果出現故障不便于檢修，電網整體靈活性并不強。如果在其中設置兩臺主變壓器，則在檢修、故障的情況下均能靈活調動，降低倒閘操作。

最后，無論是從安全運行還是從靈活供電兩方面來考慮，城郊110kV 變電站主變壓器臺數設置為兩臺比較適合。

2）城郊110kV 變電站主變壓器容量的設計。在進行容量設計時必須要滿足以下幾點需求：

首先，長期性發展需求。在變電站建成之后，主變壓器是不可以隨意更換的，因此，必須要考慮到該片區在今后較長一段時間的發展。具體而言，主變壓器的容量應當設計成該變電站建設成功投入使用之后五到十年可能產生的用電負荷，并考慮到該片區更遠的用電負荷發展情況。

其次，實用性需求。簡而言之，該變電站輸電線路所具備的負荷性質、電網結構也是需要考慮的因素。例如，如果該變電站負荷十分重要，則必須保證該站內某一臺主變壓器停止運行的情況下還有其他變壓器能夠承載，必須確保用電客戶一、二級別電荷。反之，如果并非十分重要的負荷，只要確保其中某一臺變壓器停止運行之后剩下的變壓器容量能夠保持在總負荷的60%～70%即可。基于此，以城郊110kV 變電站實際情況為出發點，通過運算得出最后變壓器容量設計需求最大為25.594MVA；最小為17.794MVA。

將15%的負荷作為發展余地，運算得出最后變壓器容量設計需求最大為30.11 MVA；最小為20.934MVA。

3）站用變臺數的設計。

站用變臺數的設計往往出現在一些大中型變電站中，由于受到接線方式及站用變臺數自身特點限制，綜合考慮經濟性、靈活性多方面，設計站用變壓器臺數為2臺，并建議暗接。

3 結語

伴隨著我國社會經濟的逐步發展，電力系統的建設尤其是城郊電網的建設也得到了很大程度的進步與發展。本文正是在這種社會行業背景下，對城郊110kV變電站主變壓器及主線路的設計展開探究，以此對我國電力系統建設工作有所助益。

［1］程一鳴，趙志輝，王天華.城市110kV 高壓配電網接線方式研究［J］.電網技術，2008（2）：113.

［2］盧賡.惠110kV 電網網架結構規劃原則探討及其具體應用［J］.科技信息，2007（36）：639.

［3］林志煌.廈門城市110kV 電網規劃探討［J］.供用電，2007（3）：11.