变电站电网规划中电气设计方案研究

黄赞聪

摘要：本文借鉴城网改造中已建IIO kV变电站的设计经验，从平面布置、简化主接线、防火、电气设备选型与中性点接地方式等方面对110 kV变电站进行了分析。

关键词：变电站；电网规划；电气设计；方案

随着城市建设的不断发展，可靠性用电在人们的生活中愈显重要，再加上土地稀缺、征地费昂贵，这些都对变电站的设计提出了更高的要求。未来城网IIO kV变电站设计的主要方向就是简单化的接线，多层化、室内化的分布以及高质量、高性能的设备E。

一、变电站的简单化接线

（一）变电站简单化接线的必要性

首先，城市用地非常紧张，变电站与高低压线路走廊用地困难，因而在设计变电站时，要力求接线简单化，使其占地面积减少。其次，不断增加的电源配置使得220 kV变电站深入到很多城市，但110kV网架在高压配电网中已非常强大，从而为变电站简化主接线提供了良好的条件。良好的设备，如全封闭GIS设备、继电保护、自动装置与高性能、高质量的高压断路器等，为城网110kV变电站在进行简单接线提供了技术保障。

（二）城网110kV变电站的高压接线方式

1.内桥接线方式。110kV变电站的电源在进线时，主要是通过2路接110kV电网。其主要优点：3台断路器可供4个回路使用，且在投入与切除110kV电源线路时非常方便。不足：在投入与切除变压器时，需要2台断路器，操作比较复杂，即使1回没有出现故障线路也会受到暂时停运的影响。在高压线路运行操作频繁且不承担转移功率任务的城网变电站主要采用这种接线方式。

2.线路一变压器组接线方式。110kV变电站的电源在进线时，主要是通过3路电源从110kV电网“1叶’接。对于高压侧而言，可以使用线路一变压器组接线方式，室内按常规或GIS进行分布，进线时通过架空或电缆进行。该接线方式的主要优点：无需较多的高压设备、接线比较简单、投资少、占地面积少，在电源失电的任何时候，都能够自主投入转移负荷，快速恢复供电。不足：在高压时，任意一电源失电，都必须停1台主变，并且一部分甩负荷在短时间内限电。对于无转移功率任务、只承担受电功能的城网110k、凌电站而言，主要采用这种接线方式。

3.單母线接线方式。对于变电站高压侧的电源进线，主要利用2路接110kV电网，一主一备，通过单母线的方式接高压侧。该接线方式的主要优点：运行起来比较灵活，供电更可靠，如果110kV主电源失电，则备用高压电源会自行投入，使供电快速恢复。不足：增加了大量增压设备，加大了投资，占地面积较大。针对既有转移功率任务还要承担受电功能的城网变电站，主要采用这种接线方式。

二、合理配置变电站的电气设备

（一）配置10 kV接地变兼站用变

如果110kV变电站主要有4个分段接线，则接地变可以配置3台，其中接地变兼站用变使用2台，在10kVⅠ、Ⅲ段母线上依次分布。在3台变压器中，如果有1台停运，则其他2台站用变与2个电源依次相接，相互运用。

（二）配置10kV电流互感器

在市区，电缆线路是10kV配电网的主要组成部分，如果是单相接地，则故障电容电流要大于30A，因此，对于110kV变电站的10 kV系统而言，可以采用经消弧线圈中性点接地方式，110kV主变采用YNO/△接线，而主变10kV侧采用的是△接线，要经过接地变把中性点引出之后再通过消弧线圈进行接地。按照电力系统有关规定，对于10kV线路单相接地，要能够连续运行2h，IO kV配电线路出线主要使用的是三相CT，出线设零序CT，保护按常规进行，单相接地不易出现跳闸现象。

（三）配置主变10 kV避雷器

目前，市区内110kV变电站的10kV出线，绝大部分都是电缆出线，而且一般情况下10 kV主变引线约为15rn，所以在主变压器10 kV引线中不设置氧化锌避雷器，而在主变柜旁布置10kV母线设备柜，尽可能使主变压器间的电气设备远离氧化锌避雷器。

三、变电站的设备要室内化，布置要多层化

为了使电力符合人们高质量的生活需求，南方的一些电网公司对城镇居民实行的是一户一表供电系统，这样各住宅可以达到4-10 kW的供电能力，平均每天用电可达7-20 kW.hE。随着城网的不断改进及一户一表计划的实施，必将会提高城市用户的供电水平，在城市供电负荷中心也必然会建立变电站，这样可以减小供电半径，提高供电能力与质量，进而降低投资与线损。由于受到各方面因素的限制，如征地费用高、拆迁困难等，因此在市区建立110kV变电站时，可以在室内进行布置，从而大大减少占地面积，降低工程投资。

对于室内防火、防爆等的布置，可以采用以下方法：（1）所有的部件都要采用无油化设备，除主变与电容器外，SF6可用于高压部分，真空开关可用于中压断路器。（2）总体布置要有良好的通风条件，以便于主变压器等设备的散热，通常是自然通风与设备辅助通风相结合。（3）为了降低噪音对周围环境的污染，可以选用噪音低的变压器与排气扇，变压器室可以采用隔音墙。

四、选择的电气设备要经济和先进

在设计变电站时，既要考虑电气设备的经济性与先进性，又要考虑各电气设备问的匹配问题。在电力系统中起着重要作用的变电站，要选择具有良好的性能电气设备，反之，用普通的电气设备即可。比如，位于市区的110kV A变电站，可以采用全封闭的GIS设备、10kV KYN型柜，设备虽昂贵，但安全可靠；位于某市郊区的110kVB变电站，则可以选择室内间隔分布，采用10kVXGN-12型柜，既经济又美观。

五、电气设备的爬距

采用的电气设备均要可靠性高、防污并且有较大的爬距。按照供电局的要求，110kV及以下的电气设备的爬距标准：

（1）110kV：户外的为3150m，户内的为2520 mm；（2）35 kV：户外的为1012.5 mm，户内的为810 mm（3）10kV：户外的为300mm，户内的为2401TLm。针对污秽比较严重的区域，要选用爬距更大的电气设备。例如，位于陶瓷厂周围的110kVC变电站，所采用的爬距是3906mm。

六、变电站的防火设计

在衡量电气设备的火灾危险性时，主要是从油量、分布方式等方面进行，变压器与电容器是重点防火对象。针对室内分布的主变压器屋，要考虑到排油坑、常规的消防设备等，且变压器屋门要采用密封防火隔音门。在室外的主变压器与户外变压器距离建筑外墙间的防火不到5m的情况下，在变压器总高加3m、两侧各3m的范围内，该墙无孔洞、无门窗，如果防火净距不小于5m，则防火门需要打开。变电站防火中，电缆的位置至关重要，不但要进行堵、涂，而且在电缆走向规划等方面要预防火灾隐患。虽然过电压带来火灾的几率并不高，可是如果形成，其危害不可估量。因此，在预防这类火灾时，要根据规定进行避雷线、避雷针等的设置，并对接地网要进行完善。另外，过电压的保护装置也要认真选择。

七、结束语

综上所述，在设计城网110kV变电站时，要具体情况具体分析，从变电站在电力系统中的作用、地位、设备特征及附近的环境等方面进行考虑，基于供电的可靠性、灵活性，尽可能使设计方案优化，选择最合适的设计方案。

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