110kV变电站及其配电系统的设计

110kV变电站及其配电系统的设计

韩森源

(中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司830001)

摘要：110kV变电站广泛应用于新能源、矿山、机电等大型用电企业。近年来，国家对变电站及其配电系统的管理要求日趋严厉，本文将就110kV变电站及其配电系统的设计进行分析论证。

关键词：110kV、变电站、配电系统、设计

0引言

变电站作为电力系统电源点和大型用户的中转站，在电力系统中发挥着巨大的作用。变电站根据其设计功能特性可分为降压变电站和升压变电站，变电站是一种对电能进行分配、输送、变换的电源中转站，对着社会智能化、自动化的发展，这个电源中转站的自动调整、继电保护水平也逐渐提高，所以变电站可实现电能的稳定、经济、可靠、可控传输，本文将从变电站设计的资料收集、主接线设计、变压器选型、配电系统主要电气设备选择等若干问题进行分析探讨。

1资料收集与负荷分析

收集资料时，需要注意待建变电站在所处区域的环境，如雷电天气、潮湿气候、粉尘超标等区域，结合具体环境对变电站设计进行合理规划布局。还要结合变电站周围的电源点，大型用户等，变电站在所辖区域内电网的位置等，论证分析加装电压自动控制装置的必要性，以维持母线的电压水平。对待建变电站地质、水文、环境、负荷等多种因素进行资料收集，给变电站设计提供可靠的数据支持。

负荷计算是变电站设计中的重要一个环节，因为合理地运算变电站的承载负荷，对变电站的经济、合理、可靠性等意义重大，负荷计算直接关系到变压器等重要设备的选型、所有站内电缆的选型、保护配置等，所以本文将负荷计算和前期收资列为在变电站设计中首要关注的两个环节就显得很有必要。另外，一个好的变电站规划设计是要考虑在变电站投产若干年后的各种问题，比如随着社会和经济的发展，我们还要考虑到待设变电站所在区域未来几年的发展趋势，既要结合实际考虑最优负荷，也要考虑长远，兼顾未来负荷，所以说负荷计算对电力设计人员来说，意义重大。

2主接线选择

110kV变电站主接线的设计需要考虑可靠、灵活、经济性三个原则，可靠性主要是从变电站的设计、设备的使用寿命、继电保护的功能配置等分析变电站主接线的安全、可靠性能；灵活性主要指的是运行方式切换灵活、调度灵活、预留间隔扩建灵活；经济性，总的来说经济性和可靠性是紧密相连的，设计上要综合考虑占地面积、电能损坏、设备故障率、维修成本等多发面进行考虑。目前110kV变电站的主接线方式主要有以下几种：单母分段带旁母，双母带旁母接线方式、单母分段带旁母、双母接线，四种方式。【2】

综上分析不难发现，单母分段带旁母，操作简单，倒换方便，灵活性稍差，经济性好；双母接线可靠性高，操作方便，便于扩建与检修，投资较多。所以根据用户的投资需求和负荷考虑，第一种和第四种方案都是可供选择的方案。

3变压器选择

3.1变电所主变压器台数的确定

主变台数确定的要求：

1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。

2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。

3.2变电所主变压器容量的确定

主变压器容量确定的要求：

1.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。【1】

2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。

由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。

4电气设备选型

电气设备选择的一般原则为：

1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。

2.应满足安装地点和当地环境条件校核。

3.应力求技术先进和经济合理。

4.同类设备应尽量减少品种。

5.与整个工程的建设标准协调一致。

6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

4.1高压断路器的选择

高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。

型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：

1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过

短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。

2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。

3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。

4.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。

4.2隔离开关的选择

隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。

选择隔离开关时应满足以下基本要求：

1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。

2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。

3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。

4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。

5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。

6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。

又根据最大持续工作电流及短路电流得知

4.3各级电压母线的选择

选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：

⑴、选择母线的材料，结构和排列方式；

⑵、选择母线截面的大小；

⑶、检验母线短路时的热稳定和动稳定；

⑷、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；

⑸、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。

110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。

根据设计要求，35KV母线应选硬导体为宜。LGJ—185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。

4结束语

本文主要就110kV变电站及配电装置的设计进行了分析，从资料收集、负荷计算、设备选型、主接线方案分析、变压器选型等多个方面分析了变电站设计的主要原则和相关注意事项。

参考文献:

[1]戈东方.电力工程电气设计手册.水利电力出版社.2002.25-169

[2]毛力夫.发电厂变电站电气设备.中国电力出版社.2003.125-165