110KV变电站设计考虑因素及设备选型重点探讨

摘要：110kv变电站的设计是否科学合理，对变电站的运行安全具有重大影响。本文主要就110kV变电站设计的主要内容和设计所考虑的主要因素出发，重点对110kV变电站的设备选型分析等作了重点分析。

关键词：110kV变电站；设计

电力是我国国民经济建设和发展的重要基础能源，是工业经济发展的主要动力来源，其发展水平直接反应一个国家的基础设施建设水平。而电能的输送和分配则是电能应用于各个领域必不可少的过程。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，起着变换和分配电能的作用，是电能输送的核心部分。若变电站系统中某一环节发生故障，将会给工业和民用带来重大不利影响。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。从变电站的主要作用来看，变电站系统对保护供电的可靠性、安全性、灵敏感性等指标非常重要。

1、110KV变电站主要设计内容

从变电站的功能和作用来看，通常110kV变电站设计主要包括主变压器、110kV设备区、35kV设备区、10kV设备区以及中央控制室等几个主体内容。其作用如下表说明。

表1 110KV变电站设计组成

2、110KV变电站设计考虑因素

站址选择考虑的因素有：

（1）站址的风险因素和建设便利性，包括标高，历史上有无被洪水浸淹历史；进出线走廊是否便于架空线路的引入和引出；

（2）节地和发展因素，包括尽量少占地，还要考虑变电站的发展余地；

（3）设计的技术条件，包括所在地的气象条件：年均最高、最低气温、最大风速、覆冰厚度、地震强度、年平均雷暴日、污秽等级。这些是变电站设计方案重点考虑的设计条件。

3、110KV变电站设备选择型设计

3.1主变压器的选择

变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应依据电力系统5-10年的发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。 选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、 绕组接线组别（在电厂和变电站中一般都选用YN，d11常规接线）、调压方式、 冷却方式。

3.2 变电站电气主接线

变电站主接线的设计要求，应根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用断路器台数较少的接线，以节省投资，随出线回路数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线，以便于扩建。6～10KV馈线应选轻型断路器，如ZN系列型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压器低压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器。

3.3高压断路器和隔离开关的选择

按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等，应结合不同的应用要求选择最合理的断路器。隔离开关也是发电厂和变电所中常用的开关电器。它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切断短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。

3.4互感器的选择

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等一次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/）和小电流（5、1A）。电流互感器的二次侧绝对不能够开路。电压互感器的二次侧绝对不能够短路。选择电流互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其型式。当一次电流较小时，宜优先采用一次绕组多匝式，弱电二次额定电流尽量采用1A，强电采用5A。

3.5补偿装置的选择

电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中，整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。通常情况下110KV的变电所是在35KV母线和10KV母线上进行无功补偿，以10KV母线上并联电容器和可调节的并联电抗器为主要的无功补偿为例，并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的主要常用设备，予优先采用。合理的无功补偿和有效的电压控制，可以提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。

3.6避雷接地装置的选择

变电所内必须安装闭合的接地网，并装设均压带，接地网采用水平接地为主，辅以垂直接地的封闭复合式接地网。110kV变电站一般为中性点直接接地系统，主接地网电阻R≤0.5Ω；避雷针设独立接地体，它与主接地网地中距离T≥15m，其接地电阻R≤10Ω。接地网有均压、减少接触电势和跨步电压的作用，又有散流作用。在防雷接地装置中，可采用垂直接地体作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄电流的作用。变电所不论采用何种接地体应敷设水平接地体为主的人工接地网。

人工接地网的外缘应闭合，外缘的各角应做成圆弧行，圆弧半径不宜小于均压带间距的一半，接地网内敷设水平的均压带。接地网一般采用0.6m～0.8m，在冻土地区应敷设在冻土层以下。均压带经常有人出入的走道应铺设沥青面（采用高电阻率的路面结构层），接地装置敷设成环形，目的是防止因接地网流过中性点的不平衡电流在雨后地面积水成泥污时，接地装置附近的跨步电压引起行人和牲畜的触电事故。

结论与总结：

110kV变电站的设计是否科学合理，对变电站的运行安全具有重大影响。从110kV变电站的主要作用来看，应以变电站运行的安全性、可靠性、经济性为主要设计核心，实际设计中应结合各场地所在的实际情况，包括位置因素、气象环境等进行针对性的设计分析，同时更重要的是做好设备选型分析，选择更加安全、可靠和合理的设备方案。

参考文献：

[1] 牛军超.浅谈变电站一次设备的设计与选择[J].河北企业，2012，（9）：84-85.

[2] 陈常青.研究110kV变电站设计[J].大科技，2014，（6）：107-108，109.