对110 kV变电站设计的探讨

摘要：本文主要根据地区农电网的具体特点，分析了110 kv变电站优化设计问题，提出了建议性设计方案。

关键词：110kv变电站 设计

0引言

随着经济的快速发展，110kV变电站数量将会不断增加。农电负荷属于三类负荷，对供电可靠性要求相对一、二类负荷要低，变电站工程造价标准较低，应本着安全、适用、节约、小型化的设计原则。综合自动化是变电站建设的发展趋势，故新建变电站应按综合自动化站建设，满足调度自动化要求，逐步实现少人或无人值班。

1变电站设计思路

1.1 主接线

对主接线的要求一般应满足简单可靠、运行灵活、操作安全、经济合理、便于扩建。方案1：采用线路变压器组接线，该方案特点是需两条110kv线路和两台110/10kV变压器，供电可靠性高，但工程造价高，不能实现35kv系统送出，适用于末端变，接线方式见图1。

图1 线路变压器组接线

方案2：采用110kV和35kV线路变压器组联合供电，110kV作为主供电源，35kV系统作为后备电源，供电可靠性高，工程造价相对方案1较低，适用于变电容量较小的变电站。当35kV系统供电时经济性较差，适用于末端变，接线方式见图2。

对农电而言，由于经过数年的农村电网改造，35/10kV电网结构和设备质量都有很大程度的提高，尤其是35kV网络日趋完善，具有一定的后备能力。所以，应简化变电站主接线，建议三侧采用单母线接线，为检修断路器和线路方便，可设接地隔离开关。110kV侧可按2~3路规划；35kV侧可按3~4路规划；10kV侧可按4~5路规划。

1.2 主变配置

变压器配置两台，110/38.5/10kV主变一台，35/10kV备变一台，备变容量的选择条件是满足10kV负荷即可。其运行方式为：在正常情况下，由主变带全部负荷。当主变检修、故障或110kV系统停电时，当地10kV负荷由35kV系统其他电源联络线通过备变带。为简单经济，备变35kV侧采用高压隔离负荷开关控制（若10kV负荷比较重要，可改用断路器、隔离开关组合控制），35kV侧负荷可根据联络线的传输能力，决定由联络线带一部分，或全部转移到其他变电站。

1.3 电压调整

为保证电压质量，提高用户电压合格率，拟采用有载调压方式，并以10kV电容器作为辅助调压。变压器调压可通过监测系统实现远方操作和就地操作。

1.4 中性点接地方式选择

110kV是否接地由调度部门根据系统情况确定。35kV中性点是否配置消弧线圈应根据35kV线路长度决定，一般当线路接地电容电流超过10A时，应配置消弧线圈，消弧线圈采用自动跟踪补偿装置。10kV侧因农村电网电缆用量很少，接地电容电流极小，故不考虑配置消弧线圈或经电阻接地。

1.5 一次设备布置

为保证安全，配电装置采用半高型布置。地区年降雨量较少，加之变电站接线方式简单，年操作量并不大，可以满足运行要求，虽占地面积和屋内式相比较偏大，但农村地价和城市比较，还是低很多。所以选择屋外敞开式、半高型布置是可行的。

1.6 一次设备选型

变压器：原则上应采用节能变压器，线圈采用铜芯。根据农村负荷率低的特点，铁芯采用非晶合金材料，可大大减小变压器空载和低负荷下的铁芯损耗。

开关设备：为满足无油化要求，采用SF6开关或真空开关。断路器采用弹簧储能的操作机构。避雷器：采用合成绝缘金属氧化物无间隙避雷器。电容器：考虑到农村负荷变化大，电容器应采用散装式或变容量电容器，以便随时调整所投入的电容器容量。根据需求可配置一组或两组，为减小谐波对系统的影响，电容器应串电抗器。

电流互感器：考虑到10kv负荷波动性较大，10kV侧采用双变比户外式，以便于根据负荷情况调整变比。建议采用独立式干式互感器。电压互感器：建议采用干式互感器。电能表：采用电子式电能表。

1.7 保护与自动装置配置

1.7.1 保护配置

110kV线路：由于自承式光缆的架设，为高频信号的传输提供了高质量的通道，采用高频闭锁距离和零序保护可以满足运行要求。主变压器：主保护为差动、瓦斯；110kV侧后备保护为复合电压闭锁过电流等常规保护配置。

1.7.2 自动装置配置

为满足两个方向电源的瞬时切换，110kV线路和所用变压器装设备用电源自投装置。35kV和10kV线路装设微机消谐及小电流接地选线装置。35kV和10kV线路装设微机低周减载装置。

为提高瞬时故障供电可靠性，配置线路自动重合闸。保护及自动装置全部分散化，保护及自动装置作为一次设备的附属设备，要求保护装置有通信接口，具有故障录波功能。

1.8 安全装置

变电站安装微机五防系统，并和监控系统进行通信。

1.9 通信及自动化系统

系统通信：采用110kV光纤通信为主要通信方式，备用通道为载波通道，主备通道手动切换。

站内二次系统通信：通过以太网进行通信。自动化系统：应提供监控与消谐、电压无功综合自动投切装置、直流系统、电子式多功能电度表、五防闭锁、故障录波、消防报警的通信接口。

1.10 所用电源

按两台所用变压器配置，一台装接在10kV母线；一台装接在35kV母线。所用屏低压供电系统采用单母线分段接线。

1.11 直流系统

采用智能型高频开关电源直流电源柜，变电站与通讯共用一套直流系统，系统接线采用单母线分段接线，设一组阀控式铅酸蓄电池，蓄电池经开关接在母线上，正常情况下蓄电池以浮充电方式运行。直流系统（220V）应采用微机智能化的控制管理，具有数据采集及远方通讯功能，使得整个电源系统处于高度自动化状态下运行，并通过通信接口接入微机监控系统。

2变电站运行性能评价

3.1 安全性

由于主接线简单，操作单一，不存在带电进行母线、变压器切换，并且配置了微机五防闭锁，可以满足倒闸操作安全性。并设有故障录波分析装置。

2.2 可靠性

采用110kV供电，35kV备用的供电方式，可以满足10kV侧在任何方式下连续供电。

2.3 经济性

主接线简单，所需元件较少，可降低工程造价。副变压器可采用旧变压器。采用节能型照明灯具。保护及自动装置采用全分散化，节省大量电缆。按少人值守设计，需要运行人员较少。

2.4 优质服务

设有光纤通信，保证语音和数据传输质量。设有通信接口，满足外部对变电站信息的要求。

2.5 自动化水平

采用微机控制，智能化程度高，数据高速传输，及时、准确反映变电站开关设备位置状态和实时电流、电压、功率、电量等信息。

参考文献

[1]中国电力企业联合会标准化中心.供电企业技术标准（设计标准下册）[M].中国电力出版社,2002.

[2] 国家电力公司农电工作部.国家电力公司农村电网工程典型设计（第二分册）35kv及以上工程（上）[M].中国电力出版社,2003.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。