110kV變電站電氣一次部分設計

李建軍

（身份證號：23232119880426081X 遼寧 沈陽 110000）

摘要：本文從安全，經濟及可靠性等方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線方案負荷計算、無功功率補償、主變壓器臺數、容量和型式的選擇、電氣主接線設計的原則等方面的研究設計。

關鍵詞：變電站；變壓器；主接線；短路電流計算

1.變電所是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用。變電所根據它在系統中的地位，可分為下列幾類：

1.1樞紐變電所。位于電力系統的樞紐點，連接電力系統高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330-500KV的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統解列，甚至出現癱瘓。

1.2中間變電所。高壓側以交換潮流為主，起系統交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集2-3個電源，電壓為220-330KV，同時又降壓供當地用電，這樣的變電所起中間環節的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區域電網解列。

1.3地區變電所。高壓側一般為110-220KV，向地區用戶供電為主的變電所，這是一個地區或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區中供電。

1.4終端變電所。在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側電壓為110KV，經降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。

2、負荷計算

2.1 負荷計算的目的

負荷計算主要是確定“計算負荷”。“計算負荷”是按發熱條件選擇電氣設備的一個假想的持續負荷，“計算負荷”產生的熱效應和實際變動負荷產生的最大熱效應相等。所以根據“計算負荷”選擇導體及電器時，在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過容許值。

計算負荷是確定供電系統、選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據，也是整定繼電保護的重要數據。如果計算負荷確定過大，將會使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜過早老化甚至燒毀，造成重大損失。為此，正確進行負荷計算是供電設計的前提，也是實現供電系統安全、經濟運行的必要手段。

2.2負荷計算的方法

若已知一個供電范圍的電氣設備數量和容量時，負荷計算的方法有：需要系數法、利用系數法和二項式法；當在電氣設備數量和容量都不清楚的情況下，可采用各種用電指標進行負荷計算，其方法有：負荷密度法、單位指標法、住宅用電指標法等。

1、需要系數法計算簡單，是最為常用的一種計算方法，適合用電設備數量較多，且容量相差不大的情況。

2、二項式法其考慮問題的出發點就是大容量設備的作用，因此，當用電設備組中設備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準確的結果。

3、利用系數法是通過平均負荷來求計算負荷，這種方法的理論依據是概率論與數理統計，因此是一種較為準確的計算方法，但其計算過程相對繁瑣。

因本設計的電氣設備數量和容量都是確定的，且容量相差不大，所以其負荷計算方法選擇計算較簡單的需要系數法。

主要計算公式如圖：

3、無功功率補償

3.1 無功功率補償的必要性

在工民用電設備中，有大量設備的工作需要通過向系統吸收感性的無功功率來建立交變磁場，這使系統輸送的電能容量中無功率的成分增加，功率因數降低，對系統會造成如下影響：

1、使變配電設備的容量增加；

2、使供配電系統的損耗增加；

3、使電壓損失增加；

4、使發電機的效率降低。

由于無功功率對供電系統有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數，降低無功功率的輸送量，提高系統及用戶供電質量，保證經濟、合理地供電的需要。

3.2 無功功率補償的方法

要使供配電系統的功率因數提高，一般從兩個方面采取措施：

1、提高用電設備的自然功率因數。自然功率因數是指不采用任何補償裝置式的功率因數，這種方法只能通過選擇功率因數高的電氣設備來做到，但不能達到完全補償。

2、采取人工補償的方法使總功率因數得以提高。有兩種方法，一是采用同步電動機替代異步電動機工作，由于投資和損耗較大，而且又不便于維護、檢修，供配電系統中很少采用。

4.主變壓器臺數、容量和型式的選擇

依據《電力工程電氣設計手冊》、《發電廠電氣部分》、《35-110KV變電所設計規范》。

4.1 臺數選擇原則

1、對大城市郊區的一次變，在中、低壓側構成環網情況下，裝兩臺主變。

2、對地區性孤立的一次變或大工業的專用變電所，裝三臺主變。

3、對規劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎按大于主變容量的1～2級設計，以便負荷發展時更換主變。

4.2 容量選擇原則

1、主變容量選擇一般按變電所建成以后5～10年的規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年發展。對城郊變電所，主變容量應與城市規劃相結合。

2、根據變電所帶負荷性質及電網結構決定主變容量。對有重要負荷變電所考慮一臺主變停運時，其余主變容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電所當一臺主變停運時，其余主變應能保證其余負荷的70%。

3、同級電壓的單臺降壓容量的級別不易太多，應從全網出發，推行標準化、系列化（主要考慮備品、備件和檢修方便）。

5、電氣主接線設計的原則

電氣主接線應滿足可靠性、靈敏性、經濟性、擴建可能性，考慮國家的方針政策，少占良田，盡可能用過關的國內設備。

根據《35-110KV變電所設計規程》規定：

1、變電站主接線應根據變電站在電網中的地位，出線回路數，設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠性，運行靈活，操作檢修方便，節約投資和便于擴建等需要。

2、當能滿足運行要求時，變電所高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。

3、35-110KV線路超過兩回時，宜采用擴大橋形，單母線或分段單母線的接線。35-63kv線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。

4、在采用單母線、分段單母線或雙母線的35-110KV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。

5、當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線，主變壓器35—110KV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線，采用SF6斷路器的主接線不宜設旁路設施。

6、當變電所裝有兩臺主變壓器時，6-10KV側宜采用分段單母線，線路為12回及以上時，亦可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。 當6—35KV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。

7、當需要限制變電所6—10KV線路的短路電流時，可采用以下措施①變壓器分列運行②采用高阻抗變壓器③在變壓器回路中裝電抗器.

6結論

本文主要研究的內容是110kV變電站電氣一次部分的研究與研究包含的方面有負荷計算、無功功率補償、主變壓器臺數、容量和型式的選擇、電氣主接線設計的原則等方面為110kV變電站的設計提供一定的參考意義。

參考文獻

[1]雍靜，供配電系統[M].北京：機械工業出版社，2007

[2]弋東方等.電力工程電氣設計手冊電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社， 1987.

[3]王慧. 基于智能電網的負荷管理系統分析與評價研究[D].華北電力大學，2014.