110kV變電站一次設計要點探討

陳宇曦 黃海進

摘要：隨著社會經濟發展水平及人民生活質量的不斷提高，用電需求和對供電質量的要求也越來越高，因此電力系統工作人員必須充分重視變電站的設計工作，從而為社會經濟建設提供更好的變電服務。現結合多年工作經驗，介紹了110kV變電站的重要作用、設計原則，在此基礎上詳細分析了其一次設計技術要點，希望對開展變電站設計工作有參考價值。

關鍵詞：110kV變電站；變壓器；一次設計

1 110kV變電站的重要性

變電站在整個供電系統中具有非常重要的作用，表現在電壓變換與調整、電力資源分配、電網潮流控制等方面，在整個供電網絡中承擔著各方聯系樞紐的重責，通過建設變電站可將分散的供電網絡有機地聯系在一起，對電能進行合理分配，使整個電力系統以穩定、高效的狀態運行下去。在變電站的所有功能之中，非常重要的一項就是對高低壓進行有效轉換，這一方面能減少傳輸過程中電能的損耗，另一方面也方便了電能的遠距離傳輸。基于此，變壓器也就成了變電站最重要的設備。

由于110kV變電站和用戶的聯系非常密切，所以其建設數量較多，分布范圍較廣，在進行相關設計時，必須充分考慮經濟性、安全性、靈活性等原則，以降低建設的經濟成本，有效地應對電網中可能出現的各種電力故障，滿足社會發展和人民生活對電力資源的需求。

2 110kV變電站的設計原則

2.1所采用的電氣設備必須滿足變電站的日常工作要求，比如變電站的正常運行、日常維護、電力故障修復等，設備選型不僅要滿足當前的容量需求，也要考慮未來一段時期內的擴容需要。

2.2在選擇一次設備時必須根據變電站建設的當地環境條件進行相關校驗，以確保在該環境下設備能可靠運行，保持較好的工作狀態。

2.3所采用的一次設備必須有技術先進、成本相對較低的特點，這是變電站一次設計工作中非常重要的原則，因為其關系著變電站建成后運行的效率和質量，如果設備技術比較落后，必然會為設備運行埋下一定的安全隱患，增加故障發生概率和變電站維修成本。

2.4在通過計算選定導體截面后盡量減少導體種類，從而降低設備更換難度，如果使用一種導體就可滿足工作需求，那就絕不采用多種導體。

3 110kV變電站設計核心

3.1電氣主接線設計。設計者在開展變電站電氣主接線設計環節時，必須嚴格考慮變電站在電力系統中的地位、變電站的規劃容量、負荷性質、線路和變壓器連接元件總數、設備特點等因素，換句話說即為遵守靈活性以及經濟性兩方面內容。第一，經濟性原則。優化分段、雙母等冗余設計，在經濟性與穩定性間做好平衡。同時優化主接線設計可以為配電裝置布置創造條件，使占地面積減少。第二，靈活性原則。在變電站主接線設計的過程中，必須保證對應設計能夠達到設備擴建、電力調度的需要。當開始電力調度時，變電站必須具備可以快速調節負荷的能力。就設備檢修而言，充分具備進行安全檢修而不影響電網運行和用戶用電的條件。

3.2變壓器選型分析。從變電站的角度來說，變壓器有著極其核心的地位。變壓器將直接決定整個變電站能否安全可靠的繼續運行。就變壓器電力負荷以及數量而言，如果建設位置有許多季節性負荷與一級負荷，那么變壓器對應的數量則是2個。設計者應該針對變壓器安裝數量進行合理選擇，在大多數情況下變電站中都存在兩個或兩個以上變壓器。如此在其中一臺變壓器發生故障時，另一臺變壓器也能夠保證變電站正常運作。設計者在設計110kV變電站時，選擇合適的變壓器數量必須根據電力系統、負荷以及供電條件等因素決定，同時還應該考慮下面幾點問題：第一，快速準確地獲得主變容量；第二，明確變壓器對應數量將對占地面積產生的作用；第三，進一步研究電流短路對變壓器產生的作用。

3.3高壓配電裝置設計方式。在大多數環境中，110kV變電站高壓配電裝置設計主要包括兩種，即屋外布置與屋內布置。而這里提出的屋外布置又可以細分為三種，即屋外半高型、屋外中型以及屋外高型布置。簡單舉例來說，屋外中型布置表現的含義就是將變電站中全部的設施以及設備都安裝至支架位置處，而變電站母線位置則不會安裝任何電力設備。該類型的設置方式相較于其他方式來說，成本更低，同時模式也更加清晰。當前屋外中型布置最大的缺陷為占地面積大，但較大的面積也可以直接保證維修的順利進行。上述提出的高壓配電裝置屋內布置包括有三種不同模式，即以GIS為基礎的屋內布置、柜式屋內布置以及普通敞開式電力裝置屋內布置。這三種方式都存在自身的優勢與缺陷，所以使用者應該根據實際的具體要求，選擇合適的模式。

3.4斷路器選擇。在110kV變電站設計過程中，斷路器也有著極為重要的作用。設計者在選擇斷路器時一定要嚴格按照參數規定執行，進而達到整個電力系統對應的基本要求。第一，最后選擇得到的斷路器應該具備對應電壓等級的電力絕緣特性，保證系統波動時的絕緣可靠性；第二，斷路器應該具備良好的通流特性，滿足相應的動熱穩定參數如此就能夠在長時間負荷電流環境中，降低事故產生的概率；第三，當電力系統產生故障時，其對應形成的短路電流值相對較大，而這時斷路器應具備相應的短路電流開斷能力；第四，最后使用的斷路器需要具備更短的分合閘時間。同時還應該保證其對應的結構更加簡單，使用時間更長。若斷路器具備上述全部特征，那么就能夠降低后續維修成本，減少不必要的麻煩。