论文部分内容阅读
【摘 要】本文主要就变电站的组合和接线方式、主变压器的选型、无功补偿装置配置、主接线中的设备配置及二次配置情况进行探讨，以供参考。
【关键词】1l0kV变电站；电气设计
在电力系统中，变电站是输配电系统中的重要组成部分，是电网的主要监控点，是由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的专设场所。随着经济的发展，城网和农网110kV变电站的建设迅猛发展，但由于城网和农网自身的特点和其所处的环境，给城网和农网的变电站建设带来了一定困难。因此，如何设计110kV变电站，是城网和农网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。
1变电站主接线的设计
变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。一般，变电站主接线方式应根据负荷性质、变压器负载率、电气设备特点及上级电网强弱等因素确定。笔者根据其所在电网情况，变电站电气主接线主要采用的几种方式进行介绍：
1.1线路―变压器组接线。该接线方式一般用于农村或城郊供电的终端变电站，高压侧无馈出线，只有110KV电源进线，与电网电源点连接。高压侧主接线采用线路―变压器组断路器的形式，低压侧采用单母线分段、带旁母线接方式（若10KV采用手车式开关就不设旁母，下同）。
1.2单母线分段接线。该接线方式为用断路器将母线分成两段，由两段母线各引1回110KV电源进线与110KV电网连接，互为备用，提高了供电可靠性。重要用户可以从两段母线引出两个回路，实现双电源供电。即高压侧主接线采用单母线分段方式，低压侧采用单母线分段带旁母接线方式。此接线方式，适用于110kV出线为3-4回时。
1.3双母线接线。为便于调度灵活，运行方便，以及110kV出线回路数在6回及以上，大多采用双母线接线方式，即两组母线同时运行，通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。笔者所在网内多个变电站存在多网运行，故采用双母线设计方案，如田洞头变、城西变等。另外，110KV亦可采用户内布置的全封闭式GIS电气设备，35kV、10kV采用户内开关柜，或采用户外箱式开关柜型式。
2主变压器的选型
2.1主变容量的确定。主变压器容量的的确定需根据所在区域规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量，其必须满足网络中各种可能运行方式时最大负荷的需要，考虑到负荷的发展，主变压器的容量应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。对重要变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电。
2.2变压器台数的选择。主变压器台数的选择应根据所带负荷性质、负荷多少、运行方式来进行选择，一般，变电站宜装设两台主变压器，一用一备，或是互为备用，便于调度，保证供电可靠性。
2.3变压器相数的选择。对于330KV及其以下的变电站，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。
2.4主变绕组数量。对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电站，为简化电压等级和避免重复容量，主变压器宜采用三绕组变压器。
2.5绕组联结方式
变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国110KV级以上的电压变压器绕组都采用“Y0”连接，35KV采用“Y”连接，35KV及以下电压等级，变压器都采用“Y―△”连接。因此，在设计时，110KV侧采用“Y0”连接，35KV侧采用“Y”连接，10KV侧采用“Y―△”连接。
2.6调压方式的确定
综合实际分析，变电站的主变宜采用有载调压方式，这样可保证电压能维持在允许范围内。
2.7容量比的选择
由于110kV变压器容量不大，其绕组容量对于造价影响也不大，所以采用100/100/100容量比。但若低压侧负荷较轻，按照100%容量选择造价较高，亦可选择100/100/50的容量比。
3无功补偿装置选择
3.1无功补偿的目的
无功补偿可以保证电压质量，减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有着重要意义。
3.2无功补偿装置类型的选择
无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。目前，常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。在设计中，为满足用户需求，可以优先选择自动投切式电容器组，或者选择手动调容式电容器组。
4主接线中的设备配置
4.1隔离开关的选择
110KV隔离开关选择较为完善的GW4―126型开关，35KV户外隔离开关选择GW4或GW5型开关。
4.2断路器的选择
一般，110KV断路器选用单断口磁柱式SF6断路器，弹簧操动机构；35KV开关选择单断口磁柱式开关；10KV选用真空开关。在设计中，110kV侧断路器的型号可选LW36―126型。
4.3电流、电压互感器的配置
4.3.1在装有断路器和未设断路器的地点（即发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上）均应装设电流互感器。一般，一台半断路器接线中，线路串可装设四组电流互感器；变压器串，当变压器的套管电流互感器可利用时，可装设三组电流互感器。选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式，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。在设计中，一般宜采用LCWB-110（W）型号的电流互感器。
4.3.26-220KV电压等级的每组母线的三组上应装设电压互感器；需检测和监视线路侧有无電压时，出线侧一相上应装设电压互感器；发电机出口应装设两组电压互感器。在设计中，110kV母线一般宜采用电容式电压互感器TYD系列的电压互感器。 5高低压配电设计
根据配电装置的基本要求，在满足经济性和安全性的前提下，对三种不同电压等级的负荷设定了相应的配电装置。1）一级配电设备为动力配电中心，紧靠于降压变压器，其集中安装在企业的变电站，把电能分配给不同地点的下级配电设备；2）二级配电设备，是动力配电柜（用在负荷比较分散、回路较少的场合）和电动机控制中心（用于负荷集中、回路较多的场合）的统称，它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷，则二级配电设备应对负荷提供保护、监视和控制；3）末级配电设备总称为照明动力配电箱，它们远离供电中心，是分散的小容量配电设备。
6变电站二次回路的设计
二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护装置、自动装置和运动装置等，根据测量、控制、保护和信号显示等要求，表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。
6.1继电保护装置的操作电源有三种：由蓄电池供电的直流电源、整流电源和交流电源；
6.2继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，其接线要求应满足选择性、速动性、可靠性、灵敏性等要求；
6.3电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，在使用过程中，由于外部短路或负荷引起的过电流、油面降低，常会使变压器处于不正常使用状态。
即在设计过程中，应对电力变压器装设如下保护：①为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于0.8MVA及以上的油侵式变压器和户内0.4MVA以上变压器，应装设瓦斯保护；②为反应变压器绕组和引线的相间短路，以及中性點直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速断保护；③为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护（或电流速断保护）的后备应装设过电流保护；④为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保护；⑤为反应过负荷应装设过负荷保护。
7结语
110kV变电站设计，涉及知识面非常广泛，在设计中一定要根据收资情况，全面考虑，选择技术上可靠、经济上合理、安全适用的电气设计方案。此外，随着时代发展，新产品新材料的大量推广应用，设计过程中应择优选用。
参考文献：
[1]谢芳.110kV变电站电气设计[J].中国新技术新产品，2010，（8）.
[2]黎明.浅析110kV变电站电气设计[J].科技传播，2011，（02）.
[3]王必俊.浅析110kV变电站电气主接线的选择[J].中国科技博览，2009，（32）.
【关键词】1l0kV变电站；电气设计
在电力系统中，变电站是输配电系统中的重要组成部分，是电网的主要监控点，是由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的专设场所。随着经济的发展，城网和农网110kV变电站的建设迅猛发展，但由于城网和农网自身的特点和其所处的环境，给城网和农网的变电站建设带来了一定困难。因此，如何设计110kV变电站，是城网和农网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。
1变电站主接线的设计
变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。一般，变电站主接线方式应根据负荷性质、变压器负载率、电气设备特点及上级电网强弱等因素确定。笔者根据其所在电网情况，变电站电气主接线主要采用的几种方式进行介绍：
1.1线路―变压器组接线。该接线方式一般用于农村或城郊供电的终端变电站，高压侧无馈出线，只有110KV电源进线，与电网电源点连接。高压侧主接线采用线路―变压器组断路器的形式，低压侧采用单母线分段、带旁母线接方式（若10KV采用手车式开关就不设旁母，下同）。
1.2单母线分段接线。该接线方式为用断路器将母线分成两段，由两段母线各引1回110KV电源进线与110KV电网连接，互为备用，提高了供电可靠性。重要用户可以从两段母线引出两个回路，实现双电源供电。即高压侧主接线采用单母线分段方式，低压侧采用单母线分段带旁母接线方式。此接线方式，适用于110kV出线为3-4回时。
1.3双母线接线。为便于调度灵活，运行方便，以及110kV出线回路数在6回及以上，大多采用双母线接线方式，即两组母线同时运行，通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。笔者所在网内多个变电站存在多网运行，故采用双母线设计方案，如田洞头变、城西变等。另外，110KV亦可采用户内布置的全封闭式GIS电气设备，35kV、10kV采用户内开关柜，或采用户外箱式开关柜型式。
2主变压器的选型
2.1主变容量的确定。主变压器容量的的确定需根据所在区域规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量，其必须满足网络中各种可能运行方式时最大负荷的需要，考虑到负荷的发展，主变压器的容量应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。对重要变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电。
2.2变压器台数的选择。主变压器台数的选择应根据所带负荷性质、负荷多少、运行方式来进行选择，一般，变电站宜装设两台主变压器，一用一备，或是互为备用，便于调度，保证供电可靠性。
2.3变压器相数的选择。对于330KV及其以下的变电站，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。
2.4主变绕组数量。对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电站，为简化电压等级和避免重复容量，主变压器宜采用三绕组变压器。
2.5绕组联结方式
变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国110KV级以上的电压变压器绕组都采用“Y0”连接，35KV采用“Y”连接，35KV及以下电压等级，变压器都采用“Y―△”连接。因此，在设计时，110KV侧采用“Y0”连接，35KV侧采用“Y”连接，10KV侧采用“Y―△”连接。
2.6调压方式的确定
综合实际分析，变电站的主变宜采用有载调压方式，这样可保证电压能维持在允许范围内。
2.7容量比的选择
由于110kV变压器容量不大，其绕组容量对于造价影响也不大，所以采用100/100/100容量比。但若低压侧负荷较轻，按照100%容量选择造价较高，亦可选择100/100/50的容量比。
3无功补偿装置选择
3.1无功补偿的目的
无功补偿可以保证电压质量，减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有着重要意义。
3.2无功补偿装置类型的选择
无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。目前，常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。在设计中，为满足用户需求，可以优先选择自动投切式电容器组，或者选择手动调容式电容器组。
4主接线中的设备配置
4.1隔离开关的选择
110KV隔离开关选择较为完善的GW4―126型开关，35KV户外隔离开关选择GW4或GW5型开关。
4.2断路器的选择
一般，110KV断路器选用单断口磁柱式SF6断路器，弹簧操动机构；35KV开关选择单断口磁柱式开关；10KV选用真空开关。在设计中，110kV侧断路器的型号可选LW36―126型。
4.3电流、电压互感器的配置
4.3.1在装有断路器和未设断路器的地点（即发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上）均应装设电流互感器。一般，一台半断路器接线中，线路串可装设四组电流互感器；变压器串，当变压器的套管电流互感器可利用时，可装设三组电流互感器。选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式，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。在设计中，一般宜采用LCWB-110（W）型号的电流互感器。
4.3.26-220KV电压等级的每组母线的三组上应装设电压互感器；需检测和监视线路侧有无電压时，出线侧一相上应装设电压互感器；发电机出口应装设两组电压互感器。在设计中，110kV母线一般宜采用电容式电压互感器TYD系列的电压互感器。 5高低压配电设计
根据配电装置的基本要求，在满足经济性和安全性的前提下，对三种不同电压等级的负荷设定了相应的配电装置。1）一级配电设备为动力配电中心，紧靠于降压变压器，其集中安装在企业的变电站，把电能分配给不同地点的下级配电设备；2）二级配电设备，是动力配电柜（用在负荷比较分散、回路较少的场合）和电动机控制中心（用于负荷集中、回路较多的场合）的统称，它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷，则二级配电设备应对负荷提供保护、监视和控制；3）末级配电设备总称为照明动力配电箱，它们远离供电中心，是分散的小容量配电设备。
6变电站二次回路的设计
二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护装置、自动装置和运动装置等，根据测量、控制、保护和信号显示等要求，表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。
6.1继电保护装置的操作电源有三种：由蓄电池供电的直流电源、整流电源和交流电源；
6.2继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，其接线要求应满足选择性、速动性、可靠性、灵敏性等要求；
6.3电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，在使用过程中，由于外部短路或负荷引起的过电流、油面降低，常会使变压器处于不正常使用状态。
即在设计过程中，应对电力变压器装设如下保护：①为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于0.8MVA及以上的油侵式变压器和户内0.4MVA以上变压器，应装设瓦斯保护；②为反应变压器绕组和引线的相间短路，以及中性點直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速断保护；③为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护（或电流速断保护）的后备应装设过电流保护；④为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保护；⑤为反应过负荷应装设过负荷保护。
7结语
110kV变电站设计，涉及知识面非常广泛，在设计中一定要根据收资情况，全面考虑，选择技术上可靠、经济上合理、安全适用的电气设计方案。此外，随着时代发展，新产品新材料的大量推广应用，设计过程中应择优选用。
参考文献：
[1]谢芳.110kV变电站电气设计[J].中国新技术新产品，2010，（8）.
[2]黎明.浅析110kV变电站电气设计[J].科技传播，2011，（02）.
[3]王必俊.浅析110kV变电站电气主接线的选择[J].中国科技博览，2009，（32）.