110 kV智能变电站电气一次系统及继电保护研究

谢湾湾

（晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西 晋城 048000）

0 引 言

随着经济的飞速发展，社会生产和人们的日常生活对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。电力系统不仅是其他各行各业发展的基础，而且关系着人们的物质和文化生活水平，其中110 kV智能变电站在电力系统中发挥着重要作用。变电站是整个电力系统的枢纽，承担着变换电压、汇集和分配电能等作用。在长期的运行中，110 kV智能变电站易发生安全故障，且存在先进设备性能和整个电力系统中滞后设备性能不匹配的现象。变电站的持续稳定运行直接影响电力系统的稳定和安全，因此人们更加关注电气一次系统以及继电保护的运行装置设备能否提高电气供应的安全性和稳定性[1]。为此，负责电力工作的相关人员应该逐步提高电气一次系统在使用时的整体效果与质量，提高继电保护的维护工作效果，以满足当前的发展需求。

1 110 kV智能变电站电气一次系统的设计

随着城市化进程的不断加快，人们的用电需求越来越大，需不断提高供电工程的建设水平。国内工程建设中最重要的就是电气一次系统设计。电气一次系统设计过程涉及的环节众多且范围广泛，增大了电气一次系统的设计难度。每一次供电工程设计结束后，需要投入大量且充足的资金来提高供电工程施工时的整体效果，同时需选择最合适的配电装置[2]。电气一次设计系统设计完成后，应实时监测与管理整体电能、运输状况以及运输状态等，有效提高电能第一次系统设计的整体质量，防止在使用过程中存在大量有待解决的问题。

电力系统中最核心的部位是智能变电站。智能变电站以设备全智能化和测控全智能化为基础，实现供电安全的在线预警、变电设备的智能监控以及自动识别薄弱环节等功能。智能变电站的运行效果直接关系该区域的供电成果、质量以及稳定性[3]。如果智能变电站在设计施工时质量出现问题，那么在后续使用过程中该地区的供电稳定性也会逐步下降。此外，智能变电站中包括很多电气一次设备，应在施工前多层次和多角度进行考虑，不断优化设计，准确核实与设计相关设备，保证电气一次设备在使用时的效果较佳，从而保障110 kV变电站电气一次系统处于安全且稳定的运行状态。

在设计110 kV智能变电站的电气一次系统时，根据当地发展的实际情况及需要选择合适的变压器是设计的要点。变压器是电力供应的重点，选择变压器时需要考虑智能供电站的整体状况。智能供电站使用时存在多种状况，面对这些状况需增加变压器的数量，尽可能选择两个或两个以上的变压器。

第一，当智能变电站的电路存在过多的一级或二级负荷时，要保证整个智能变电站在使用时的安全性，需要采用两个或者两个以上的变压器。但是，过量的一级或二级负荷会直接导致供电中断，情节严重时甚至还会引发触电事故。一旦发生事故，将带来巨大的经济损失，且电力企业的发展速度也会随之下降[4]。

第二，智能变电站所在地区不同，季节变化情况也不相同。如果该地区本身的季节变化非常明显，那么对变电站的影响将比较明显。例如，雨季时地网接地电阻及地表跨步电压减小，将导致接触电压增加；设备在炎热的夏季容易出现发热和过载等情况，因此需要做好每年夏季的防汛工作，处理好排水，防止电缆沟进水等；秋季早晚温差较大，会影响设备运行；冰冻季节会导致地网接地电阻增加等。因此，需要考虑到由季节变化给变电站带来的影响，尽可能采用两个或两个以上的变压器。

第三，如果智能变电站在室内，且室内采用的用电系统负荷较大且电源系统本身没有施工接地，一定要选择多个变压器才能确保智能变电站的整体使用效果。选择变压器时还要分析高压配电装置的选择是否合理，尤其是对110 kV的智能变电站而言。总之，在110 kV智能变电站的设计与使用时，应综合该地区的地理状况和环境条件，确定高压配电装置的选择是否合理。

2 110 kV智能变电站电气一次系统的设计要点

在室内安装高压配电装置时，需要符合相关规定。例如，市区或环境恶劣地区的110 kV智能变电站应采用屋内配电装置，通过建筑物对变电站予以一定的保护。在大城市的中心地区配置智能配电站，在条件较为恶劣的地区可配置GIS组合电器的110 kV配电装置。目前，主要采用的布置方式为中型布置方式和半高型布置方式[5]。在中型布置方式中，需要在母线下布置高压配电装置，而半高型布置方式则要求将断路器、电流互感器等电气设备布置在母线下面。此外，需要选择最合适的主接线方式。针对不同的方式和不同的设计要点，应考虑到其设计中的整体内涵。设计过程中，需要分析智能变电站的使用目的、效果、地位以及对电力系统带来的影响，尽可能发挥其作用，满足智能变电站对灵活性、可靠性以及经济性的要求。

3 110 kV智能变电站电气一次系统的应用策略

3.1 提高110 kV智能变电站电气一次系统的运行效率

为充分提高110 kV智能变电站电气一次系统的运行效率，保障变电站的良好运行，应充分发挥继电器保护装置的功能。随着科学技术的不断发展，在电气设备运行过程中要重视运行质量，逐步提升电气设备的运行效果。在经济飞速发展的当前，电力事业的发展速度直接影响我国经济发展的质量和社会效益[6]。电力技术人员应不断增加变电站的保护意识，优化变电站运行方式，确保变电站具有高度智能的故障检测能力和诊断能力。此外，技术人员应定期巡查110 kV智能变电站，及时发现并处理存在的潜在风险，避免设备发生运行故障，确保电力系统安全稳定运行，减少故障发生频率。

3.2 110 kV智能变电站过程层的继电保护

为进一步加强110 kV智能变电站过程层的继电保护，应提高验收标准，以全面增强智能变电站的建设质量。在智能变电站的结构构造中，过程层是不可忽略的一部分，其中包括一次设备以及与一次设备相关的附属组件安装。使用过程层时应考虑使用目的是防止智能变电站出现短时间的跳闸或相关路线缺乏保护等问题，其中包括线路保护和母线保护。

3.2.1 线路保护

110 kV智能变电站内部的整体线路复杂，要求所有工作人员要明确路线连接，提高路线的连接效果，保障智能变电站使用的稳定性，并提高其使用效果。要求采用间隔单套配置对所有的线路有效连接，从而对线路进行连接保护。线路之间的保护测控装置不仅实现一对一连接，而且实现信息之间的交换，可直接将变电站的数据传输到终端。对变电站进行最有效的监测及保护，可提高保护的整体质量[7]。

3.2.2 母线保护

运行过程中会有巨大的电能通过母线，一旦发生短路，其将承受巨大热量和电动力。因此，不仅要严格选择母线材料，还要在设计上符合安全经济的要求。对母线的最佳保护措施是选择间隔保护。110 kV智能变电站的母线保护与其他保护内容和保护方式存在一定的区别，母线保护相比于其他线路保护更加具体，保护性能更高，且保护质量更好。在开展母线保护的过程中，母线线路是整个线路运行的基础内容，一旦母线线路损坏，整体装置将无法运行。需注意，数据采集可以在短时间内获取相关的数据信息，有效避免跳闸问题的出现。

3.3 继电保护运行的不同阶段

在继电保护运行的不同阶段展现的效果有着一定区别。正常供电运行是变电站运行过程的基础，一个设备能不能正常运行依赖变电站中设备的稳定性[8]。整个供电系统的正常运行也关系供电系统的整体使用效果，其中包括各个传感器的工作状态和工作效益。当供电处在不正常阶段时，由于电力系统是一个整体，因此一旦智能变电站出现供电故障，将会影响整体系统，从而影响供电的安全性。因此，需要提高对问题的重视程度，否则供电本身带来的危害性不可估量[9]。

供电异常的情况下，继电保护设备在用电系统中一旦出现故障，需在可能实现的最短时间和最小区域内自动分离故障设备，或发出警报至值班人员由其消除异常工况根源。这种方式可以将设备的损害率降到最低，确保工作人员的人身安全，同时提高供电稳定性，防止出现供电质量变差和设备频繁损坏的情况[10]。

4 结 论

随着科技的飞速发展，我国电力企业在供电稳定性上有了质的提高，向着更安全和更稳定的方向不断迈进，促使变电站改革效果显著提升。当前，我国正处于城市电力网和农村电力网大规模改造的过程中，人们的社会生产和日常生活也给电力系统的发展提出了新要求。在变电站设计施工中，不仅需要技术上的支持和设备的更新换代，还需要思维的创新和改善。目前的经营管理仍旧存在一定的问题，要以自动化作为变动的主要方向，对其构架和装置进行改动，进一步提高智能变电站的发展水平，保障人们日常用电的安全。