浅析110kv变电站部分电气一次设计

摘 要：变电站在输配电的系统中是重要环节，它是电网中非常重要的监控点，变电站对提高电网供电可靠性起着关键性作用。对110kV的变电站的一次部分进行科学合理的设计，可以有效地保证电网的相关供电环节正常运行，对电网建设的经济性也有着非常重要的意义。针对某一地区电网中110kV变电站的电气一次部分相关的设计技术进行了分析、比较，并就 110kV 变电站的一次部分设计提出了一些建议和结论。

关键词：一次设计；110kV变电站；设计技术

中图分类号： S611 文献标识码： A

近年来，我国经济发展迅猛，工业化水平快速提升，这也使得我国整个电力系统所承受的供电压力愈发大起来。而电力事业一直都是我国经济发展的重要支柱，其可持续发展会对我国整个社会经济产生积极影响。我国电力系统正处于高速发展的阶段，电网规模也正处于快速扩张的进程当中。随着人们对系统容量以及供电质量需求的不断加强，变电站电气一次设计工作的重要性逐渐突显出来。为了进一步实现我国电力系统供电能力的稳步提升，强化电气设备的经济性以及安全性，提高相应的设计水平是函待实施的重要举措。

1主变压器与主接线的相关设计

1.1主变压器的选择

主变压器的型式、容量以及台数会直接对变电站一次主接线方式与配电装置自身的结构产生影响。主变的设计确定，除了依据传递容量的基本原始资料之外，还应该根据电力系统5~10年的发展规划和输送功率大小以及馈线回路数等因素进行全面综合的分析与合理选择。设计人员在对主变压器的容量进行选择时，对重要的变电站，应该考虑到其一台主变停运的时候其余的主变压器容量问题，在其允许时间内的过负荷能力，应该保证其能够满足Ⅰ类和Ⅱ类负荷的供电。对于一般性的变电站，当有一台主变压器停止运行的时候，其余的变压器的容量应该能够满足全部的负荷的60~70%。110kV变电站的主变容量及台数应按照远景负荷进行选择，并且应考虑到正常的运行或发生事故时其过负荷能力。

1.2电气主接线的设计

变电站电气主接线应达到可靠性、灵活性、经济性、可扩展性四方面的要求。

为了使变电站的供电具有可靠性与灵活性的特点，电网规划与设计人员在进行相关的变电站设计工作时，经常会在设计相关的电气主接线图时过度复杂化。这样虽然会保证变电站中供电工作具有可靠性以及灵活性两种特点，但复杂的主接线形式也存在着很多的缺点，例如在运行操作的过程中会非常繁琐，对其进行检修和维护的工作量非常大，占地面积与投资也很大。这些缺点会使运行人员在进行运行和维护工作时耗费大量的时间和精力，同时造成不必要的麻烦。所以，对系统中不同地位和作用的110kV变电站的电气主接线的设计，工作人员们应该从负荷性质、运行方式、主变的负载率、电气设备的特点、运行经验和操作、调度、扩建的方便性以及投资省、占地少、损耗小等方面综合考虑，确定变电站的一次主接线。

1.3城区110kV中心变电站

通常可采用有汇流母线形式的主接线，包括单母线分段形式、单母线分段带旁路母线形式、双母线形式。单母线断路器分段接线一般分2～3段，如果一段母线发生故障，则分段断路器将会自动把故障段隔离出来，使正常段的母线可以工作。因不同段母线同时故障或检修的几率极低，故分别在不同分段处接入电源，就能够显著提高供电可靠性和灵活性。

至于双母线接线形式是变电站具有互为备用的两组母线，每回进、出线都通过一台断路器和两组并列的隔离开关分别与两组母线可靠连接。其供电可靠性表现为：通过两组隔离开关的倒换操作可以轮流检修其中一组母线而不会中断供电，当检修接于任一母线的隔离开关时只需断开此隔离开关所属的一条回路及与该开关相连的一组母线，而不影响其他回路的正常供电。同时双母线接线形式的运行方式可选择一主一备、分列、并列等，以满足灵活调度要求。因此对于供电区域中重要的110kV枢纽变电站可选择双母线接线形式与单母线分段带旁路形式进行技术经济比较以确定其主接线形式。

1.4终端110kV变电站

对一般终端变电站基本采用无汇流母线的主接线形式，主要采用桥形接线以及线路-变压器组接线。

线路-变压器组接线这一接线方式相对较简单，其高压配电相关装置中仅配置两单位的设备单元，这样的优点在于接线简单而且占地面积极小。如果一台主变线路在检修时出现故障，并且要退出运行，那只要将变电站低压侧作转移负荷操作，就能够使全部负荷正常供电。地方电网中使用的 110kV 类型终端变电站，假若主变容量可满足“N-1”准则的要求，则对其采用内桥接线这一方式可以有效地提高系统供电的可靠性；而对于变电站内部变压器经常切换或者当变电站外部系统有穿越功率流过时则应采用外桥式接线。

2配电装置的设计配置

2.1 GIS组合电器的配电装置

在110kV变电站工程的建设中，时常会因变电站所在的场地过窄或是110kV进出线规模过大，使110kV类型配电装置运用三相共箱式全封闭类型组合电器作为主要配置。其运用的布置形式应该为户外中型且支持管型母线的双列式布置，在其中的一组母线应该用于配垂直端口相关的单柱隔离这一开关，而另一组的母线则用来配双水平的单断口的旋转类型隔离开关，这一布置自身的特点是主变进线跟母联，外加分段和母设间隔以及出线间隔，都通过母线来进行对称布置，不会单独地占用间隔，只要这样就可以将配电装置内纵向尺寸进行很好地压缩。GIS中的相关结构为紧凑类型三相共箱形式的，三相导体也是共面布置而成的，其整体的开关设备全是采用弹簧电动的操动机构，且通过一套机构来操作，从而实现三相联动。

2.2 COMPASS组合电器

2.2.1运行中可靠性很高

常规的电器设备方案中每个间隔都包括了1台断路器和3个电流互感器外加2套隔离开关，其对地闪络点总共18个，但COMPASS中145kV型的组合电器却把这些电器设备进行组合，且每一间隔中对地闪络点只设9个，那么对地闪络几率就低了一半，这样就提高了运行的可靠性。COMPASS中145kV型组合电器对中断路器及隔离开关的闭锁进行了间隔，且在间隔中已经实现，不必考虑第二次电缆以及加装电磁锁。这样不仅简单可靠，还有效地减少了断路器处在合闸位置时候带负荷进行分合隔离开关操作的几率。

2.2.2各元件的组合科学

COMPASS中145kV型组合电器把常规中的一个间隔和三个元件进行组合，并采用小车式的结构形式。其组合电器包括了活动部件及固定部件这两大部分。

（1）活动型部件。它是由3极Γ部件以及活动小车两者组成。且灭弧室水平地布置于组合电器的上方，而SF6电磁型的电流互感器则布置于组合电器的左侧，这两类元件之间通过特殊高强度型的金属弯头进行连接并形成了一个Γ型的活动部件，它通过电流互感器中外部瓷套来代替传统型断路器为了应对145kV这种等级对地绝缘所需要的145kV型瓷套，降低了对地绝缘部件使用量，进而提高了运行中的稳定性，缓解了空间压力。

（2）固定型部件。它通过六项支柱绝缘子进行组合，然后固定于金属型框架的前后两端，其固定部件与上述移动部件紧密地靠在一起从而组成两对隔离开关，且动触头安装在GAMMA部件上，而静触头则安装于支柱绝缘子上。

2.2.3接线的方式和布置非常美观

COMPASS罗盘变电站中接线和母线使用的是管母线（铝锰合金管材料），能满足动稳定和热稳定两个要求。间隔至母线对自支的撑力进行了考虑，从而能够直接地连接，无需其他构架及支撑绝缘子，其固定于金属框架之上的绝缘子中的接线桩头能够对整个母线系统进行支撑，且母线连接之后构成了一个倒三角的结构，这就使变电站中的界限布置变得整齐、美观。

2.2.4现场中安装调试非常快捷

COMPASS中组合电器在活动部分都是在制造厂进行组装和调试的，在现场只要将整个间隔安装于几个立柱之上，这就大大减少了安装时间及调试工作量。往往这类变电站在间隔安装和调试时只要3～4d的时间就可以完成。若采用普通电器设备型变电站，则安装时间更长，工作量更大且调试繁琐。

2.2.5日常的维护量很少

根据已经建完投运并且采用了COMPASS和145kV类型组合电器的110kV变电站的实际数据看出，COMPASS和145kV相组合的电器要比常规的设备在定期清扫瓷瓶方面工作量减少一半，而且日常维护的工作量也很少，非常方便。

2.2.6符合相关的安全规程制度

单断路器如果要进行检修需退出运行时，其总体移动模块要向右方平行移动1200mm，这时断路器两端就会形成一个隔离断口，且断开点距离要比规程所要求的900mm大；这时候COMPASS组合电器中最小爬电距离为3340mm，完全符合安全规程和相关技术要求。

3消弧与过电保护装置中相关的设计技术

消弧装置可以迅速除去中性点非直接接地型系统之中弧光接地对电气设备产生的危害，属于一种先进的电气设备。对消弧装置进行安装可以有效地抑制10kV与35kV两种系统内弧光接地过电压跟谐振过电压的倍数。若在中性点内的不接地系统中进行这一装置的加装，那么系统如果出现单相弧光接地这一问题，装置则会在30ms内动作，这样能快速将故障点的电弧熄灭，同时还能有效地抑制弧光接地中过电压，装置运作以后，需要通入最少2h的200A电容电流以保证在完成负荷转移后再去检修故障线路。

4结 语

电网内110kV型变电站的电气设计一定要按照“两型一化”的设计理念，根据变电站在整个电力系统中所处地位和作用以及负荷性质等条件，同时结合变电站所处的综合环境条件，在满足其供电可靠性、功能性、灵活性和经济性等前提条件下，进行主接线、总体布置方案的优化与选择。

参考文献：

［1］马丙林，，张敏. 110kV变电站部分电气一次设计相关问题及措施［J］.北京电力高等专科学校学报，2012（9）.

［2］吕欣，高亚平，刘文琦.对110kV变电站部分电气一次设计的探讨［J］.北京电力高等专科学校学报，2010（13）.

［3］刘凯，吴其良，岳震. 110kV变电站安装工程的技术措施探讨［J］.山西建筑，2012（3）