淺談110kV變電站電氣設計

李仕文

摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國人民物質生活水平也得到普遍提升，人們對于電氣設備越來越追求便捷化、舒適化、實用化、安全化。而為了滿足人們對于電氣設備的上述使用需求，則需要通過電氣設計來不斷改善、逐漸實現(xiàn)。本文則根據(jù)變電站實際情況，對變電站設計要點進行深入分析，并且提出了一系列極具針對性的方法。

關鍵詞：110kV變電站;電氣設計;接線設計要點

1變電站概述

變電站，改變電壓的場所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘姡接脩舾浇侔葱枰央妷航档停@種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設備是開關和變壓器。按規(guī)模大小不同，稱為變電所、配電室等。改革開放以來，我國人們的生活水平的不斷提高及生產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的迅速增長，這為我國農(nóng)網(wǎng)及城網(wǎng)規(guī)模建設、供電能力和供電質量提出了更高的要求。隨后，國內ll0kV變電站建設數(shù)量迅速增加。在城網(wǎng)建設設計過程中，110kV變電站是最為核心的技術內容之一，而有關110kV變電站的合理設計是城網(wǎng)改造和建設中的一個重要的有待解決的課題。文中分析了ilOkV變電站電氣設計中遇到的主要技術問題，并提出了一些個人的想法。

2 110kV變電站電氣設計

2.1主接線設計

110kV變電站中，電氣主接線是變電站設計的首要部分，更是電力系統(tǒng)中一個十分關鍵的環(huán)節(jié)。在對變電站主接線進行設計的過程中，應該充分考慮變電站運行中對于靈活性和可靠性的需求，對可能存在的影響因素進行全面細致分析，確定好多個技術方案，通過彼此之間的分析對比，選擇最佳方案來保證主接線設計的效果。具體在進行變電站主接線設計的過程中，必須關注以下幾個核心要求：首先，主接線必須具備安全可靠的性能。供電可靠性要求是變電站設計的首要要求，在進行主接線設計時，應當綜合考慮變電站一次設備和對應的二次設備在運行中的可靠性，同時盡量選取可靠性高的電氣設備從而簡化接線，降低電力突然中斷的概率，盡可能減少停電帶來的損失;其次，主接線必須能夠實現(xiàn)靈活快速轉換，滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。在110kV變電站中，主接線必須能夠適應不同設備在不同條件下的運行需求，遇到突發(fā)問題時可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足電力系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及在特殊運行方式下的不同要求。最后，主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下應盡量做到經(jīng)濟節(jié)能。110kV變電站主接線的設計應當盡量力求簡單，最大可能減少不必要的電氣一次設備和元件。另外還需要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量減少變電站占地面積，強調靈巧輕便，減少電能傳輸過程中的損失。主接線可以分為單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、橋型接線和角型接線等，變電站的接線方式，主要取決于變電站電壓等級及出線回路數(shù)和運行方式，需要根據(jù)變電站的具體情況選擇最適合的接線方式。

2.2無功補償設計

早期的無功補償裝置為同步調相機和并聯(lián)電容器。同步調相機可對系統(tǒng)無功進行動態(tài)補償，但是運行中的噪聲和損耗都比較大，且造價高、運行維護復雜。并聯(lián)電容器雖然簡單經(jīng)濟、使用靈活，但其阻抗固定，不能實現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補償。目前，110kV變電站中采用的無功補償多是靜止無功補償器，其基本原理，是選擇晶閘管作為相應的固態(tài)開關，實現(xiàn)對于電容器容量和電抗器容量的有效控制，以此來保證無功補償?shù)男Ч＿@里對幾種常用的靜止無功補償裝置設計進行簡單分析。

2.2.1晶閘管控制電抗器型靜止補償器（TCR）無功補償裝置

TCR無功補償裝置由一對極性相反的并聯(lián)晶閘管和一個電抗器串聯(lián)而成，當電路中有效移相范圍在90-180°，觸發(fā)角為90°時，晶閘管導通且到導通角為180°，電抗器吸收的無功電流會達到最大值。通過增加觸發(fā)角的方式，能夠對補償器的等效導納進行增加，因此在實踐中，對于補償器吸收無功分量的改變可以通過觸發(fā)角調整實現(xiàn)。TCR無功補償裝置的響應時間不會超過半個周期，能夠實現(xiàn)對無功功率的連續(xù)吸收，不過因為電流諧波的存在，會消耗有功功率，成本也較高。

2.2.2晶閘管投切電容器型靜止補償器（TSC）無功補償裝置

TSC無功補償裝置包含了一對極性相反的并聯(lián)晶閘管以及串聯(lián)的電容器和電抗器，在進行設計時，需要對電容器投切的具體時刻進行明確，即晶閘管兩端電壓為零或者電容器兩端電壓與電源電壓相同時。一般情況下，TSC無功補償裝置采用的都是過零投切，此時電路中不存在沖擊電流，而從保證投切效果的角度，必須預先對電容進行充電。對比TCR無功補償裝置，TSC無功補償裝置中電容器僅有投入和切除兩個狀態(tài)，因此不容易產(chǎn)生諧波，不過因為無功功率補償量的跳躍性，存在響應速度較差的問題，如果電力負荷產(chǎn)生的諧波電流較大，TSC的運行會喪失可靠性，諧波的存在也會導致并聯(lián)電容器的過壓、過流或者過熱問題，嚴重的甚至會造成電容器擊穿。

3主要設備的選擇

3.1主變壓器的選型

確定主變容量

確定主變容量應充分考慮未來5～1O年該區(qū)域的發(fā)展規(guī)劃。應結合電網(wǎng)的結構特點、負荷的性質及所在城市區(qū)域的規(guī)劃等來確定主變容量。關鍵區(qū)域及帶有重要負載的變電所，還應加設一臺備用變壓器，當其中一臺變壓器因故障停止工作時，可及時啟動備用變壓器并對故障變壓器進行搶修。備用變壓器負荷應達到I類及Ⅱ類供電標準。

確定變壓器臺數(shù)

通常變電所裝有2臺主變壓器，以確保變電系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)近幾年的發(fā)展情況及未來的市政規(guī)劃，并結合上述綜合因素，擬選用型號為SF7—40000/110的變壓器。

相數(shù)選擇

在沒有特別要求，設備運輸不存在約束時，不高于330kV的變電所變壓器相數(shù)一般選用相。

確定主變繞組數(shù)量。作為直接將高壓變?yōu)榈蛪翰⒔尤素摵芍行墓╇姷淖冸娝苊馊萘恐貜停喕妷旱燃墸ǔＷ儔浩鬟x用雙繞組形式。

繞組聯(lián)結方式的選擇。不低于ll0kV的變壓器繞組聯(lián)結方式應選用“Y”型連接，不高于35kV時，應采用“Y一△”型連接。

3.2斷路器選擇斷路器的選擇依據(jù)

斷路器選擇斷路器的選擇依據(jù)主要包括：

斷路器的空開額定電壓應不低于線路的額定電壓;

斷路器的空開額定電流應不低于線路的負載電流;

電磁脫扣器的空開整定電流應不小于負載電流的峰值。

3.3設計直流系統(tǒng)

整個變電所設有一套直流系統(tǒng)，根據(jù)雙饋雙充進行配置，主要用于為所內自動控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、一、二次設備提供電能。直流系統(tǒng)電源采用AC一220V，蓄電池組容量為200Ah，采用閥控式全密封酸鉛電池，共108只，將其分為兩組，以停電按時間為2h考慮。該直流系統(tǒng)以單母線形式進行分段聯(lián)接，每段均設有分段開關，每個組蓄電池組均設有獨立的充電裝置，模塊配置根據(jù)N+1原則，充電裝置均配有高頻開關電源，充電機采用4塊模塊（20Ao將其旋轉于專用的蓄電池室內。110kV部分采用放射型供電，每一間隔按雙回路方式直接從直流饋線屏獲取電源。lOkV部分則按10kV母線分段隋況設置。每一段母線均按雙回路配置。

4結束語

電力輸送切實關系到人們的生產(chǎn)生活和整個社會經(jīng)濟的運行狀態(tài)，因此，變電站的設計是否合理是至關重要的。規(guī)模不同的變電站其采用的變電設備和方式也是有差異的，因此，在設備設計選擇時要根據(jù)不同情況酌情處理。在變電設備選擇時，總體要遵循電流輸送的穩(wěn)定性，經(jīng)濟性和安全性等原則，最大限度的減少電力故障問題的發(fā)生。

參考文獻：

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