110kV变电所设计技术探讨

摘 要 在电力系统中，变电站是重要的组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。现以110kV地区变电站设计为例，论述了电力系统工程中變电所设计的全过程。

关键词 110kV；变电所；设计技术

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0115-01

随着城市建设的不断发展，用户对用电的可靠性要求越来越高，加上市区土地日趋紧张，征地和拆迁费用相当昂贵，这就要求变电所设计适应时代的要求，减少占地面积、接线简单化、布置室内化、选用高质量、高可靠性的设备成为110kV城区变电所设计的发展方向。

1 电网电压及电网结构

变电所的设计与电网结构是密切相关的，因此有必要先介绍一下电网电压及电网结构。根据国家标淮，电网的标称电压为送电电压220kV，高压配电电压110（63，35）kV，中压配电电压10（20）kV，低压配电电压380/220V。选用电压等级时，应尽量避免重复降压，力求简化，220kV以下输配电网不超过4级电压。一般情况下，110/35/10kV供电系统比110/10kV供电系统建设费用和年运行费用均要高8％-10％、因此国内很多地区逐步取消35kV电压。

2 电气主接线设计

变电所电气主接线设计作为电气专业初步设计的一项重要内容，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础，是保证终端110kV变电所安全可靠、经济运行的关键。

变电所电气主接线设计是一项涉及内容比较广泛，综合性较强的工作。它是整个变电所设计的核心技术，对变电所内电气设备的选择及布置、继电保护剂自动装置的设计、变电所总平面布置的设计等都起着决定性的作用。因此，做好改性设计工作需要设计者考虑一系列相关问题，主要有：系统接入方案、主接线方案的比较与确定、各级电压负荷、主变压器的选择（含：电压、容量、阻抗、接线组别、分接头及冷却方式等）、各级电压中性点接地方式、补偿装置的设置、短路电流计算、有关设备配置与选择、所用电系统、主设备保护及安全自动装置、系统继电保护等。

3 变电所主接线

3.1 110kV主接线

长期以来，110kV变电所高压侧大多采用单母线分段结线，随着电网结构的改善，变电所主接线有逐渐简化的趋势。自20世纪80年代起普遍采用桥型结线。进入20世纪90年代，则采用线路变压器组结线，时至今日，线路变压器组已在很多地区推广应用。相比其他主接线，线路变压器组接线简单，投资节约，运行操作方便，适合于无人值班，并切实解决了电磁环网问题，在10kV网络较为完善改变容量能满足需求时应尽过来用110kV侧可不设电压立感器，线路隔离开关的带电闭锁采用高压带电显示闭锁装置。当变电所距电源侧较近，技术经济比较合理时，可不设断路器，主变故障直接跳电源侧开关。

3.2 10kV主接线

每台主变带2回出线（一用一备），采用单母线分段接线。当采用手车柜（中置柜）时，应不设旁路母线。但手车柜对于金加工工艺要求较高，应注意选用质量较好的设备。在10kV环网尚未形成的情况下采用装配式配电装量或采用固定开关柜时可增设公路母线。

4 平面布置

变电所总平面必须坚持节约用地、减少建筑面积的原则，布量应紧凑合理，当规划部门没有特别要求时，宜采用半户内（主变在户外）布置，当必须采用全户内布置时，主变室应考虑消防、通风措施。为避免微机保护监控系统与电容器的电磁干扰，二次设备室与电容器室不应垂直布置。

10kV配电装置采用手车（中置）柜单列布置。为避免对外绝缘的影响，110kV配电装置采用的是GIS（SF6组合电器）。

5 无功补偿

无功补偿应根据分散补偿和集中补偿相结合原则进行配置，二次侧功率因数应根据用户性质测定。根据《电力系统电压和无功电力管理条例》的要求，高峰负荷时．高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为0.90及以上。《城市电力网规划设计导则》要求，110kV变电所大功补偿一般取主变容量的1/6-1/4，实际上压气站内10kV线路较短，只大部分为电缆网，无功容量较充足，因此以补偿主变损能为主。变电所无功补偿为主变容量的8％-15%即可，当采用高阻抗变压器时需取较大值，投切时，10kV电压波动约为1.5％，满足小于2.5％的要求。

6 10kV中性点运行方式

长期以来，我国10kV配电网大部分采用中性点不接地方式，它的最大优点是发生单相接地故障时并不中断向用户供电。随着配电网的扩大，电缆线路的增多，电网对地电容电流大幅度上升，直接威胁着电力系统的安全运行。根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，电容电流超过10A时中性点应改为消弧线圈接地。消弧线圈的调节采用微机自动跟踪补偿装置。当主变压中性点引出时，结合变电所的所用电，在10kV母线上设置接地（曲折）变压器。

近年来，国内各大城市10kV中性点改用电阻接地的越来越多。采用电阻接地，单相接地故障时动作于跳闸，健全相过电压倍数可限制在2.8倍以下，进一步降低弧光过电压，电网可采用绝缘水平较低的电气设备，提高设备运行条件和提高人身安全。

7 过电压保护

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，变电所应设有防止直击雷和雷电波侵入的过电压保护措施。全户内变电所采用屋顶避雷带防直击雷，屋顶避雷带采用-40×4镀锌扁钢或φ10圆钢，半户内变电所设独立避雷针对主变进行保护。

8 接地

变电所接地方式以水平接地为主、接地极采用性能稳定的接地模块，主接地网采用-50×6镀锌扁钢，布置上尽量利用变电所以外的空地，深埋接地极（冻土以下）。变电所主接地网的接地电阻应不大于0.5Ω。考虑到微机保护监控系统对接地要求较高，二次设备室及10kV二次电缆沟接地采用25×4铜排。110kV配电装置室也采用铜排接地。

9 保护监控

无人值班变电所设计与常规变电所最大的不同点在于二次监控设备必须满足现场无人值班要求，目前采用微机保护基本上没有多大疑义了，而监控方式通常有两种模式：采用综合自动化系统和常规二次保护家RTU。

应该说，两者都能满足无人值班的要求，后者结构简单、造价低廉，但采用综合自动化系统技术上更先进，集成化程度更高，更易于做成面向对象的层次结构，从技术上讲是发展方向。随着计算机技术、自动控制技术的不断完善和成熟，综合自动化设备性能日趋稳定，价格逐渐下调，应作为新建变电所的首选系统，而后者可以作为老变电所改

造用。

参考文献

[1]桂洲,何甜.变电站自动化及智能化发展方式展望[J].湖北电力,2010,03.

[2]刘娇,刘斯佳,王刚.智能变电站建设方案的研究[J].华东电力,2010,07.