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【摘 要】本文通过对 110kV 变电站电气设计中电气主接线接线方式的选择、短电电流计算、主要设备的配置、直流系统设计、配电装置布置、消弧及过电压保护装置设计等方面作论述 ，通过合理计算 ，从而达到 110kV 变电站电气设计安全、技术先进、可靠和经济的目的。
【关键词】110kV；变电站；电气设计
一、变电站电气主接线设计
变电站电气主接线主要就是指由变电站中一些例如变压器、开关、刀闸、互感器、母线以及避雷器等的电气设备，按照一定的顺序经过连接的一种电路，其目的用来汇集和分配电能。而影响电气主接线的关键因素是电气主接线方案，该方案要根据变电站的相关规划以及电气主接线在变电站系统中的具体作用来确定。主接线方案的确定标志着变电站总体规模的确定，在某种意义上来说主接线方案的运行正常与否直接关系着变电站系统整体运行的可靠性、 灵活性以及经济性。目前，在用户110kV的变电站工程电气设计中，主要是终端变电站和中间变电站，以终端变电站为主。终端变电站接近110kV变电站负荷中心，一般为两路进线，通过变配电设施，将电能分配给各个电压等级的用户，变电站的高压侧主接线形式主要有2种：高低压侧均采用单母线分段接线、高压侧内桥接线，低压侧采用单母线接线。 对于单母线分段接线方式其供电可靠性高，运行较为灵活不易误操作，但存在一定的不足，即所涉及到的高压设备较多，增大了占地面积以及投资资本。对于高压侧内桥接线方式，主要用在线路的进出较为方便，。适合于那些在高压线路运行较为频繁，且不受到电网穿越功率而经过城网变电站的情况，但也存在一定的缺点，即运行不灵活用电不可靠。综合以上接线方式的不同特点，在设计110kV变电站主接线方式时，应该根据实际情况来选择不同方式的接线，以期达到最佳的接线效果。
二、 短电电流计算
短路就是指截流体相与相之间或相与地（或中性线）发生非正常接通的情况。短路是时电力系统中最经常发生的故障，危害极大。在选择电气设备和载流导体、继电保护整定值等时，必需进行短路电流计算。因此，考虑限制短路电流值是设计中应重点考虑的问题。
短路电流计算时首先要考虑短路电路的电参数，如阻抗、电压、电源容量等，然后通过网络变换求得电源到短路点之间的等值总阻抗，最后按照公式或运行曲线求出短路电流。
对电力系统网络而言，一般采用运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻的短路电流，然后取所有短路电流的平均值，作为运行曲线在某时刻和计算电抗情况下的短路电流值。
三、配置主要设备
（一） 主变压器
主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和变压器阻抗的选择。变压器的容量和台数的选择根据计算负荷、负荷性质、用户要求以及相关电力行业设计规范、其他行业设计规范进行选择。在运输条件允许时选用三相变压器，分接头选择时，应根据系统情况和发展的需要，采用有载调压方式，一般采用110 kV±8×1.25% /10.5kV和110 kV±8×1.25% /11kV调压方式，中压侧的均设调压开关，有利于电压质量的提高和满足运行调度的灵活性要求。。用户工程一般选用自然冷却或风冷油浸式变压器，但在变压器的输出容量受温升、空间等限制时，可采用强油风冷循环方式。
（二） 断路器
一般高压断路器选用原则 ：1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、机械荷载等选择；2）按短路条件包括短时耐受电流、峰值耐受电流、关合和开断电流等选择；3）按环境条件包括温度、湿度、海拔、地震等选择；4）按承受过电压能力包括绝缘水平等选择；5）按各类高压电器的不同特点包括开关的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负荷及准确等级等选择。
四、直流系统设计
直流系统额定电压采用DC220V或DC110V，单母线分段接线，设一组阀控式铅酸蓄电池组和双套冗余配置的高频开关电源充电装置，并设置一套微机型直流接地自动检测装置。规模较大的或半地下的110kV变电站，也可设置两组阀控式铅酸蓄电池组。蓄电池容量按2h事故放电时间考虑，蓄电池容量一般为100～200Ah（110V为200Ah）。每组蓄电池由103～104只（110V为52只）阀控式密封铅酸蓄电池组成，不设端电池。
五、交流不停电电源（UPS）系统设计
变电站配置一套交流不停电电源（UPS）系统，可采用模块化N+1冗余配置，一般每套容量5kVA左右。UPS为变电站内计算机监控系统、保护装置及通信设备等重要二次设备提供不停电电源。工程设计时应根据变电站的规模和UPS负荷，对UPS容量进行计算确定。
六、设计消弧及过电压保护装置
该装置是能迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来危害的新技术产品，是确保 10kV、35kV 系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害的有效措施。中性点不接地系统加装本装置后，一旦系统发生单相弧光接地，装置可在 30ms 之内动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也有效地限制了弧光接地过电压；装置运作后，允许 200A 的电容电流连续通过 2h以上，以便用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路；本装置可将发生在相与相之间的各种过电压限制在 3.5 倍以下。
七、结语
110kV变电站电气设计是一个综合工程，它是电力系统项目设计中的一个重要组成部分。 要想做到110kV变电站电气设计的完美实现，除了有一份成功的变电站电气设计方案之外，还需要注意诸如配电器、电气设备以及接线方式等方面的選择问题，只有这样才能使变电站在实际的运行中获得最大的效益，才能使变电站电力系统实现用电的安全性。才能最终确保电力系统较高的经济效益以及社会效益。
参考文献：
[1] 吕欣.110kV变电站部分电气一次设计[J].北京电力高等专科学校学报，2010（10） ：18～20.
作者简介：
杨兆博，（1973.9-），男，汉，大专，国网冀北玉田县供电公司园区供电所，研究方向：110千伏变电站设计。
【关键词】110kV；变电站；电气设计
一、变电站电气主接线设计
变电站电气主接线主要就是指由变电站中一些例如变压器、开关、刀闸、互感器、母线以及避雷器等的电气设备，按照一定的顺序经过连接的一种电路，其目的用来汇集和分配电能。而影响电气主接线的关键因素是电气主接线方案，该方案要根据变电站的相关规划以及电气主接线在变电站系统中的具体作用来确定。主接线方案的确定标志着变电站总体规模的确定，在某种意义上来说主接线方案的运行正常与否直接关系着变电站系统整体运行的可靠性、 灵活性以及经济性。目前，在用户110kV的变电站工程电气设计中，主要是终端变电站和中间变电站，以终端变电站为主。终端变电站接近110kV变电站负荷中心，一般为两路进线，通过变配电设施，将电能分配给各个电压等级的用户，变电站的高压侧主接线形式主要有2种：高低压侧均采用单母线分段接线、高压侧内桥接线，低压侧采用单母线接线。 对于单母线分段接线方式其供电可靠性高，运行较为灵活不易误操作，但存在一定的不足，即所涉及到的高压设备较多，增大了占地面积以及投资资本。对于高压侧内桥接线方式，主要用在线路的进出较为方便，。适合于那些在高压线路运行较为频繁，且不受到电网穿越功率而经过城网变电站的情况，但也存在一定的缺点，即运行不灵活用电不可靠。综合以上接线方式的不同特点，在设计110kV变电站主接线方式时，应该根据实际情况来选择不同方式的接线，以期达到最佳的接线效果。
二、 短电电流计算
短路就是指截流体相与相之间或相与地（或中性线）发生非正常接通的情况。短路是时电力系统中最经常发生的故障，危害极大。在选择电气设备和载流导体、继电保护整定值等时，必需进行短路电流计算。因此，考虑限制短路电流值是设计中应重点考虑的问题。
短路电流计算时首先要考虑短路电路的电参数，如阻抗、电压、电源容量等，然后通过网络变换求得电源到短路点之间的等值总阻抗，最后按照公式或运行曲线求出短路电流。
对电力系统网络而言，一般采用运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻的短路电流，然后取所有短路电流的平均值，作为运行曲线在某时刻和计算电抗情况下的短路电流值。
三、配置主要设备
（一） 主变压器
主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和变压器阻抗的选择。变压器的容量和台数的选择根据计算负荷、负荷性质、用户要求以及相关电力行业设计规范、其他行业设计规范进行选择。在运输条件允许时选用三相变压器，分接头选择时，应根据系统情况和发展的需要，采用有载调压方式，一般采用110 kV±8×1.25% /10.5kV和110 kV±8×1.25% /11kV调压方式，中压侧的均设调压开关，有利于电压质量的提高和满足运行调度的灵活性要求。。用户工程一般选用自然冷却或风冷油浸式变压器，但在变压器的输出容量受温升、空间等限制时，可采用强油风冷循环方式。
（二） 断路器
一般高压断路器选用原则 ：1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、机械荷载等选择；2）按短路条件包括短时耐受电流、峰值耐受电流、关合和开断电流等选择；3）按环境条件包括温度、湿度、海拔、地震等选择；4）按承受过电压能力包括绝缘水平等选择；5）按各类高压电器的不同特点包括开关的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负荷及准确等级等选择。
四、直流系统设计
直流系统额定电压采用DC220V或DC110V，单母线分段接线，设一组阀控式铅酸蓄电池组和双套冗余配置的高频开关电源充电装置，并设置一套微机型直流接地自动检测装置。规模较大的或半地下的110kV变电站，也可设置两组阀控式铅酸蓄电池组。蓄电池容量按2h事故放电时间考虑，蓄电池容量一般为100～200Ah（110V为200Ah）。每组蓄电池由103～104只（110V为52只）阀控式密封铅酸蓄电池组成，不设端电池。
五、交流不停电电源（UPS）系统设计
变电站配置一套交流不停电电源（UPS）系统，可采用模块化N+1冗余配置，一般每套容量5kVA左右。UPS为变电站内计算机监控系统、保护装置及通信设备等重要二次设备提供不停电电源。工程设计时应根据变电站的规模和UPS负荷，对UPS容量进行计算确定。
六、设计消弧及过电压保护装置
该装置是能迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来危害的新技术产品，是确保 10kV、35kV 系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害的有效措施。中性点不接地系统加装本装置后，一旦系统发生单相弧光接地，装置可在 30ms 之内动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也有效地限制了弧光接地过电压；装置运作后，允许 200A 的电容电流连续通过 2h以上，以便用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路；本装置可将发生在相与相之间的各种过电压限制在 3.5 倍以下。
七、结语
110kV变电站电气设计是一个综合工程，它是电力系统项目设计中的一个重要组成部分。 要想做到110kV变电站电气设计的完美实现，除了有一份成功的变电站电气设计方案之外，还需要注意诸如配电器、电气设备以及接线方式等方面的選择问题，只有这样才能使变电站在实际的运行中获得最大的效益，才能使变电站电力系统实现用电的安全性。才能最终确保电力系统较高的经济效益以及社会效益。
参考文献：
[1] 吕欣.110kV变电站部分电气一次设计[J].北京电力高等专科学校学报，2010（10） ：18～20.
作者简介：
杨兆博，（1973.9-），男，汉，大专，国网冀北玉田县供电公司园区供电所，研究方向：110千伏变电站设计。