110kV變電站一次電氣設計探析及其對變電站智能化的要求

何牧

摘 要：變電站是決定整個供電系統高效、穩定的關鍵，而變電站一次電氣的設計直接影響著整個變電站的運作效率。這就對110 kV變電站一次電氣設計有了越來越高的要求，且變電站的智能化水平也對110 kV變電站一次電氣設計有著重要的影響。主要從變電站的接線方式、電氣平面設計及變壓器的選擇等角度分析了110 kV變電站的一次電氣設計，并在此過程中分析了其對變電站智能化的要求。

關鍵詞：110 kV變電站；一次電氣設計；智能化；變壓器

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.143

文章編號：2095-6835（2016）20-0143-02

電力資源作為支撐國民經濟發展的關鍵性因素，供電質量的優劣將直接影響到社會的發展及人們生活的便利程度，因此，對供電質量有了越來越高的要求。隨著城網和農網建設力度的不斷加大，110 kV變電站的發展也越來越快。城網建設及改造中的重要目標之一就是保證供電的可靠性，110 kV變電站的設計作為城網建設中重要的技術部分，其設計是整個城網建設及改造的關鍵。

1 變電站主接線

選擇變電站主接線需要充分考慮變電站在整個系統中的作用、地位、電壓等級、位置、進出線及站內變壓器容量和臺數等條件。城市有著高密度的人口，土地資源更是緊缺。這就要求城網變電站接線設計在保證其安全性的同時，要做到盡可能簡單。

1.1 線路-變壓器組接線

在這種接線方式下，110 kV變電站的電源進線選擇雙電源T形接線，或者只有一路選擇T形接線，而剩下的一路聯絡城網的其他變電站。高壓側主接線選擇線路-變壓器組兩斷路器的方法，而低壓側選擇帶旁母線、單母線四分段的接線形式。之所以選擇這種接線方式，是因為該方式具備使用高壓設備少、投資及土地占用少、繼電保護簡單、接線方式簡潔等優勢，并且在任何一個電源出現失電的狀況時，可以通過備用自投轉移負荷，以便在最短的時間內恢復供電。當然，這種接線方式也有不足之處，即如果高壓中有任何電源出現失電狀況，就必須要有一臺主變電器停掉，必須要對部分電負荷進行短時限電。線路-變壓器組接線方式通常被應用于僅承受受電功能，不存在轉移功率需求的域網中。

1.2 單母線接線

在這種接線方式下，110 kV變電站的電源進線選擇兩路接110 kV電網。其中，在高壓側的主接線選擇單母線形式，而在低壓側的選擇單母線兩分段旁母接線形式，具體如圖1所示。之所以選擇該接線方式，是因為其具備運行靈活、方便且供電穩定性高等優點。如果出現主供電源失電的狀況，可以通過高壓備用自投的方式實現供電的自動恢復。但是，這種接線方式具有投資和占地較大，且需要用到較多的高壓設備的缺點。

1.3 內橋接線

在這種接線方式中，110 kV變電站的電源進線選擇兩路接110 kV電網的形式。其中，內橋接線形式被應用在高壓側主接線中，而在低壓側選擇兩分段帶旁母接線的形式。選擇該接線方式的原因是其具備所需斷路器少，四個回路中只需要三臺斷路器，并且很方便實現電路的投入及切除等優點。一旦有線路故障發生，只有斷路器會斷開，其他回路的正常運行不會受到影響，具體如圖2所示。但是，這種接線方式存在可靠性低、運行不夠靈活的缺點，并且一二次運行操作都非常復雜，一旦變壓器有故障出現，連接變壓器的兩臺斷路器全部斷開，進而導致沒有故障出現的線路的運行也會受到影響。由于變壓器出現故障的情況較少，因此被普遍應用于系統中。綜合考慮該接線方式的優缺點，其被應用于高壓線路操作頻繁卻無需承擔電網穿越功率的城網變電站。

綜上所述，不同的接線方式有著不同的優缺點，也被應用在不同的需求和環境方面，但在接線方式的選擇上，除了要結合各種接線方式的優缺點外，還要充分考慮各種接線方式的技術性和經濟性。只有確保可行的技術性和經濟性，才能選擇出經濟、合理的接線方式，以促進整個電氣設計的合理化。

2 電氣平面的布置

布置整個變電所的總平面時，要做到結合規劃實現因地制宜，使整個布置合理、緊湊，同時還要盡可能地將主變布置在戶外。如果必須要選擇全戶內布置方式，就必須充分考慮通風及消防等措施。此外，為了防止出現電容器和微機保護監控系統之間的電磁干擾，要避免電容器室和二次設備室的垂直布置。

3 選擇變壓器

3.1 變壓器的選擇

在選擇變壓器時，應該結合變電站的實際情況來確定。通常，在以下狀態下，專用變壓器可被應用于變電站：①在有較大的季節性負荷容量或者存在特殊功能的大容量設備時，為了保證其正常運行，便可以選擇專業變壓器；②如果照明和動力選擇公用變壓器會對燈泡的質量或壽命產生的影響較為嚴重時，或者出現經阻抗接地、電源系統不接地等，可以選擇照明專用變壓器；③當存在較大的沖擊性負荷，對電能質量產生嚴重影響的情況時，應該選擇沖擊負荷專用的變壓器。

3.2 確定變壓器數量

在城網變電站中，主變壓器通常要配備兩臺以上，一旦其中一臺有故障發生，能自動將其負荷轉移到運行正常的變壓器上。對于同一變電站，在確保供電可靠性和供電能力的狀態下，要結合運行方式、負荷性質及城區的供電條件等確定變壓器的數量。主變壓器的總容量、占地面積、變壓器制造的容量限制等都是選擇變壓器數量的過程中必須要充分考慮的因素，在保證相同的總負荷狀態下，減少一臺變壓器，必須要保證供電能力不會下降。由于城網所建的位置通常土地資源比較緊缺，因此在保證供電質量的情況下，變壓器數量的選擇還要充分考慮占地情況。

此外，在配電設備方面的投資、變壓器的投資、短路電流水平等也都是影響變壓器數量選擇的重要因素。例如，在選擇高壓有斷路器的接線時，通常會選六氟化硫斷路器；在選擇T形接線時，必須要建設電源及線路翻出線間隔。這樣投資將會增加。在單臺變壓器容量增加的情況下，低壓側容量就會提升，增加了10 kV配電裝置選型的難度，而容量大到一定程度時，就必須要考慮采取限制短路電流的措施等。這就要求在選擇變壓器時，要綜合考慮各方面的因素，在保證供電質量的同時選擇合適的變壓器數量，以保證整個變電站的效率和效果。

4 總結

電力資源是促進整個國民經濟發展的重要因素，為了保證供電質量，就要求變電站的各項設計合理到位。城網建設的不斷發展對110 kV變電站的數量及質量提出了越來越高的要求。本文主要從變電站的接線方式、電氣平面的布置及變壓器類型和數量的確定等角度分析了110 kV變電站的一次設計及其對變電站設計的智能化要求。

參考文獻

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