110KV 变电站设计方案优化剖析

王 杰

(榆林电力设计院 陕西 榆林719000)

0 引言

目前，随着我国经济的快速发展，110kV 电压等级网架逐步完善，110kV 变电站建设规模急剧增加，按照新的设计理念，合理规划、优化设计、压缩并合理利用土地、技术经济方案的合理性已成为越来越重要的指标。因此在设计过程中，需要广泛借鉴和吸收先进的设计亮点、设计思路、设计理念、设计案例等，以达到对优化110kV 变电站设计的目的。

1 实际设计应用时需要注意和完善的地方

1.1 结合地区特点进行优化设计

在参照《国网110kV 变电站设计准则》的基础上，可以结合应用地区特点进行优化，例如在农村地区所用变电站方案基础上，可以扩大其内桥接线，配电装置采用GIS，并调整其总平面布置，若变电站选址在偏远的农村地区，为了简化出线和走廊方向，便于架空出线，可以将10kV 开关室布置成L 型的一层建筑；再如小城市城区所用变电站方案，为了优化城市变电站整体性能，其形式可采用全户内布置，若变电站的选址在市郊附近，在不考虑噪声和外观的情况下，可以采取在变电室屋顶布置GIS，在户外布置主变的方案。

1.2 110kV 电压互感器的优化

传统设计方案中110kV 电压互感器设置在电源侧，而110kV变电站多为终端变，110kV 接线以内桥为多，习惯在桥两侧经隔离开关装设电压互感器，这样对于保护、计量、测量、电源自投等都带来好处。对于扩大内桥接线的优化方案，为了有利于自投电源的检测，可将一组电压互感器加设在双桥中间。

1.3 10 kV 无功补偿容量的优化

按照《国网110kV 变电站设计准则》，10kV 无功补偿的容量需应是主变容量的15%，每台主变变压器配备2 组补偿装置，分别用2 台开关柜对其进行控制，所配容性无功补偿装置对于110kV 变电站而言，其主要作用是对变压器的无功损耗进行补偿，并非主要针对负荷侧的无功损耗进行补偿，而且配备无功补偿装置后，当主变压器承载达到最大负荷时，其高压侧的功率因数需大于0.95。但是由于目前我国电网中无功污染严重，存在较大的无功缺损现象，因此在对无功补偿容量进行优化时，可适当将其增加至主变容量的20%，以主变容量为50MV·A 为例，其无功补偿容量需为10Mvar。

需要注意的是，由于优化过程中改变了原有的补偿容量，因此需改变每台电容器的容量，将其容量从每只200kvar 更改为每只334kvar。电容器室的尺寸也发生了较大的变化。一般来说，电容器的投切方式多为真空接触器分组投切，若变电站拥有2 台50MV·A 的主变，那么应将电容器室规划为长10m、宽8 m 的尺寸。此外，在设计准则里要求需在每组电容器上串联增设电抗率为6%的电抗器，以限制涌流，但是通过在实际应用过程中的验证，对于限制涌流而言，1%的电抗率已经足够。

1.4 所用变压器容量的优化

《国网110kV 变电站设计准则》给出的设计方案中，变压器容量为80kVA，但是在变电站设计中，一般仅考虑接地变和所用变，因此将变压器容量定为50kVA 便可。而对于采用全户内布置的城市变电站，若市区变电站内安装有集控中心，那么所用变容量将无法满足其要求，此时便需要用10kV 外接电源连接所用变。

1.5 变压器室散热通风及GIS 室内行车设置

全户内布置的城市变电站中，应重视变压器室的散热通风，在分析其自然通风的热量传导和流动机理的同时，应兼顾变压器自身结构、变压器室高度以及其进排风口面积之间的关系。传统的110kV GIS 室内一般不设置行车，但在日后的应用反馈中显示，无行车不利于施工安装和检修维护，因此，设置行车可以提升GIS 的安装质量。

2 整体优化实例

2.1 工程规模

以在大中城市城区应用较多的变电站设计为例，基本上是城市为了供给城市和近郊工业、农业及生活用电等而建的，因其可承受负荷大而担当着很重要的作用。变电站作为电力系统中起着重要的连接作用，是联系发电厂与负荷的重要环节。为了变电站的一次设计能够很好的接入电力系统，使电力系统安全可靠的运行，采用2 台50MV·A 容量的主变，户内布置形式，使用内桥接线，采用带有GIS 模块的110kV 配电装置，110kV 二回进线，二级电压为10kV。10kV 出线：单母线分段接线，最终24 回出线。

2.2 电气主接线

变电站一级电压侧采用内桥接线, 二级电压采用单母线分段接线。两路110kV 进线与两台主变之间采用内桥接线方式。设置两路电源，分别为两台主变供电，为使两台主变之间互备投，需增设桥断路器。

2.3 设备选型

2.3.1 主变压器选用50000/110 自冷型，10/10.5kV，有载调变压器。

2.3.2 110kV 选用GIS，户内布置。断路器可选用六氟化硫户外式断路器，

2.3.3 10kV 设备选用中置式开关柜，其断路器安装在户内，故选用户内式断路器，又因该回路为10kV 电压等级，故可选用真空断路器。

2.3.4 10kV 无功补偿容量为(4008+2004)kvar，并采用成套分组投切。

2.4 布置

变电站内有一条宽为4m 的环形运输通道。道路转弯半径大于12.0m，便于主变运输。110kV 采用GIS，布置方式(包括变压器)全部户内布置。主体建筑物东西长52.60m，南北宽23.00m，配电装置楼总高度14.50m。变电站建筑物占地约3327.2m2。在变电站建筑物的东、南、北面另有宽为1.50m 高为1.40m 的运输平台。10kV 开关室都布置在一层，层高为5.0m。室内采用两列开关柜的布局，在变电站10kV 开关室的东面布置电容器室，其余内部有电气设备的房间应规划在变电站的外缘，有利于通风。

整个变电站的进线为110kV 电缆，出线为10kV 电缆，出线和进线布置在开关室下面局部下沉的2m 高的电缆夹层内，其中有1.4m 在室外地坪以上，1.2m 在地坪以下。夹层有两处通道，一处是门厅内的室内楼梯间，另一处在检修间内。防直击雷保护考虑在主建筑物顶上安装避雷带，构成防直击雷过电压保护。

3 结束语

随着国民经济和国家现代化进程的迅猛发展，使得在城市化建设中需要越来越多的输电线路，而变电站作为电力传输过程中的不可缺少的一个环节，其优化设计问题一直受业内关注，在掌握必要的设计准则的基础上，还需了解其实际设计应用时需要注意和完善的地方，在进行优化设计时，应该遵循全局考虑的原则，以提高变电站的整体节能性能。

[1] 李佳新，王国伟．关于110kV 变电站电气设计方案的探讨[J]．新疆电力科技，2010,(10);187-188.

[2]《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].北方工业出版社，2011，(03);167-168.