浅析110kV变电站电气一次设计

浅析110kV变电站电气一次设计

作者：李仕林

来源：《城市建设理论研究》2012年第28期

【摘要】随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对提高电网的供电可靠性赋予了新的任务。本文介绍了变电站设备的简化和技术发展，结合工作实践，对110kV变电站电气一次设计中变电站主接线、电气平面布置及主变压器的选择进行了分析，并提出了笔者观点以供参阅。

【关键词】主接线；电气设备；变电站；电气设计 中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：

随着我国城网和农网建设及改造技术的进步，110kV变电站的建设迅猛发展。供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，110kV变电站设计是城网建设中较为关键的技术环节，如何设计110kV变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。

目前，载波通信方式由于其传输速率和可靠性的限制，在变电站中已经被光纤和微波通信方式所取代。另外，由于110kV电压等级电力网络已属于配电网络，在很多地区，出于保护配置简单、整定方便和负荷潮流分布更加安全合理的需要，110kV电压等级电力网络都不再环网运行，而是采用单电源方式运行，电源点多为更高电压等级变电站的110kV出线，线路倒换运行方式的电压并列点也在更高电压等级变电站的110kV出线断路器上，这样110kV变电站110kV线路重合闸方式检测无电压，和35kV、10kV线路重合闸一样，无需检测其线路侧是否有电压。110kV变电站中110kV电压等级同期并列点的取消，直接会导致变电站集中同期装置的取消，这大大简化了变电站中相应电气控制回路的接线。 1、110kV变电站主接线

(1)110kV变电站在电网中的地位下降，110kV出线数目明显减少。

某地区曾建成的15座110kV站中，110kV出线在4回及以上的有8座，占一半以上，而前几年建成的20座110kV站中，110kV出线为4回的仅有3座，其余17座全为2回出线。这说明，目前110kV电力网络在电力系统中已经属于配电网络，对于新建的110kV变电站，采用“一进一出”的进出线方式是最普遍的。110kV出线数目的减少，直接决定了变电站接线的简化。

变电站主接线的选择是根据变电站在系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、站内变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。下面对该地区110kV城网的几种高压接线方式进行经济技术分析比较： 方式一：单母线接线 （1）（2）

如上图（1）（2）分别为单母线分段界限和单母线分段带旁母接线。变电站110kV电源进线采用2路接110kV电网，一主一备；高压侧主接线采用单母线方式，低压侧采用单母线两分段旁母接线方式。这种接线的优点是供电可靠，运行灵活，在l10kV主供电源失电的情况下，以高压备用自投自动恢复供电。其缺点是高压设备较多，占地增大，投资增大。 这种接线方式建议在既要具有受电功能，又要承担功率转移任务的城网变电站采用。 方式二：内桥接线

变电站l10kV电源进线采用2路接110kV电网，高压侧主接线采用内桥接线方式，低压侧采用单母线2分段带旁母接线方式。这种接线的优点是4个回路只有3台断路器，需要的断路器较少，而且线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行。其缺点是运行的灵活性和可靠性较差，一、二次运行操作较复杂，同时当变压器发生故障时，与该台变压器相联的2台断路器都断开，从而影响未发生故障的线路的运行。由于变压器故障少，系统中应用较多。这种接线方式建议用于高压线路运行操作频繁但不承担电网穿越功率经过的城网变电站。 方式三：线路——变压器组接线

变电站110kV电源进线，采用双电源“T”型接线，或一路“T”接、另一路和其它城网变电站联络。高压侧主接线采用线路——变压器组两断路器的形式，低压侧采用单母线四分段、带旁母线接方式(若l0kV采用手车式开关就不设旁母，下同)。这种接线的优点是接线简洁，高压设备少、占地少、投资省、继电保护简单，可以在任一个电源失电情况下，以备用自投进行负荷转移，从而以最快的速度恢复供电。其缺点是当高压任何一个电源失电时，都要停1台主变电器，需短时对部分电负荷限电。这种接线方式建议用于只承担受电功能，没有功率转移任务的域网1l0kV变电站。

总的来说，高压接线应力求简化，采用“T”接进站或线路变压器组，不用或少用断路器的接线较为适宜。 2、电气平面布置

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

变电所总平面布置应在规划基础上因地制宜，紧凑合理，尽量采用半户内(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。

目前我市设计运行的110kV配电装置主要为GIS和敞开式户外中型布置两种方式，由于GIS少维护，占地小，运行可靠，因此建议采用GIS。 3、变压器的选择 3．1变压器的选择

变电站符合下列条件之一时，宜安装两台及以上变压器：

a)有大量一级负荷或虽为二级负荷，但从保安角度（如消防等）考虑； b)季节性负荷变化较大时； c)几种负荷较大时。

在下列情况下，变电站可设置专用变压器：

a)当动力和照明采用共用变压器严重影响质量及灯泡寿命时，或在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统的低压电网中，应设照明专用变压器；

b)当季节性的负荷容量较大时（如大型民用建筑的空调冷冻机等负荷），或出于功能需要的某些特殊设备（如容量较大的电焊机）时，可设专业变压器； c)接线为Yyn0的变压器，当单相不平衡负荷引起的中性线电流超

过变压器低压绕组额定电流的25%时，或单台单相负荷较大时，宜设单相变压器； d)冲击性负荷较大严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。 3．2主变压器台数的确定

对于城网变电站中一般配有2台或多台主变压器，当其中一台变压器出现故障时，可以将其负荷自动转移至正常运行的变压器。对于一座变电站，在满足相同的供电能力和供电可靠性的前提下，安装两台或三台变压器哪个方案更合理，如何选择合适的主变压器台数，需要根据城区供电条件、负荷性质及运行方式等条件，从经济和技术方面考虑以下几个因素： 1)主变总容量

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

在总负荷不变的前提下，停一台主变压器时，要求仍具有相同的供电能力。 2)变压器制造容量限制 3)占地面积

城网变电站位于市内，节约占地具有十分重要的意义，显然安装三台变压器比安装两台变压器要多占地。 4)配电装置的投资

当采用高压有断路器的接线时，一般都采用六氟化硫断路器。当采用T接或线路变压器组接线时，则需要建设线路及电源翻出线间隔，相应的投资更多一些。 5)短路电流水平

变压器单台容量提高后，低压侧短路容量将增加，给10kV配电装置选型增加困难。因此当变压器容量太大，致使10kV配电装置不能选择轻型设备时，应考虑限制短路电流的措施。 6)变压器投资

选用两台变压器比选用三台变压器时，需要的总容量要多，但投资相差不太。如果以2台主变压器和3台主变压器两种方案为例，一般来说，两台方案与三台方案相比具有占地面积小、投资省、运行费用低等优点，且具有较大的容载比，电网适应能力强，因此具有较大优越性。

参考文献：

[1]《电气工程师实务手册》编写组，电气工程师（供配电）实务手册[M]，北京:机械工业出版社，2006年

[2]朱长喜，王文艳等>2003，3

[3]国家电网公司输变电工程典型设计220kV变电站分册，中国电力出版社，2005，12 [4]国家电网公司输变电工程典型设计220kV变电站分册(湖南电力公司实施方案)。中国电力出版社，2006，9