110kV变电站的一次设计及其变压器和线路的保护研究

1 110kV 变电站一次设计工作程序及其应用

1.1 主接线设计工作

这是110kV 变电站一次设计工作中尤为重要的一环，由于主接线设计流程较复杂，所以设计人员一定要做好前期的设计方案，并针对实际情况制定科学合理的后期改扩建方案。需注意的是，主接线的设计工作会直接影响到后期输变电设备选择及配电装置的布置型式，所以在设计主接线的过程中一定要格外重视主接线的科学性和合理性。

1.2 主变压器的选择

除做好主接线设计之外还要做好主变压器的选择。为确保电力系统正常运行，设计人员需根据规划年短路电流水平和负荷情况的需求选择电压等级、型式和容量合适的变压器。在实际选择过程中，设计人员会结合电压等级及最大负荷需求选择合适的主变压器。如处于夏季用电高峰期时，由于此时实际的电力负荷达到峰值，为确保电力系统的可靠性，常规110kV 变电站至少启用两台或以上的变压器。同时要考虑变压器的容量选择合理性，即其中某一台变压器设备故障后，另一台变压器设备仍然可以带所有一、二级负荷，并以此来保障正常的供电工作[1]。

1.3 选择合适的配电装置布置方案

在针对110kV 变电站进行一次设计的过程中，设计人员还要针对实际情况选择合适的配电装置布置方案。一般110kV 变电站多采用普通中形或者半高型的配电装置布置方案。举例来说，如设计人员选择高型配电装置布置方案，此时一定要做好变电站母线的布置工作，只有做好前期的母线布置工作，才能有效降低后期的变电站维护难度。若选择半高型或普通中型的配电装置布置方案，设计人员应适当缩减变压器设备间的距离，并对原有布置方案进行优化[2]。同时，为提高变电站系统的安全性还要做好防震设计工作。变电站设计时需根据实际荷载进行设计，必要时进行地基处理并留有裕度，最大限度地减少地面沉降。

1.4 根据实际用电需求，选择合适的直流系统

在变电站的一次设计过程中，还要根据运行情况设置相应的直流系统。利用直流系统可大幅提高变电站设备的可靠性。例如在设计直流系统的过程中，首先需对变电站相应直流负荷进行统计。然后根据相关直流负荷要求，合理选择直流蓄电池容量和型式以及直流系统主接线结构，根据DL/T5044-2014中相关要求对直流系统的相关设备和导体进行选择。选择直流系统断路器和熔断器，要严格按照相应整定原则和灵敏度校验原则进行确认[3]。

1.5 选择合适的高压配电装置

针对110kV 变电站进行高压配电装置的过程中，通常有屋内配置模式与屋外配置模式。在进行屋内配置过程中，要根据实际需求选择不同的配置方法。例如通过安装普通电气设备的方式进行屋内配置时，需严格按照规范中的安全距离对屋内电气设备进行合理布置。此外还可采用屋外配置来布置相应的高压配电装置。和屋内配置模式相比，在进行屋外配置时会更容易区分相应的配电线路，同时屋外配置模式整体造价也相对较低。此外还可通过母线隔离的方式来进行屋外配置。如可将断路器以及电流互感器等设备直接布置在母线的下方，既可节约安装时间，同时也可保障安装质量[4]。但需注意的是，由于部分变电站的屋外间隔距离存在一定差异，所以在实际的布置过程中，还要结合现场情况对布置方案进行优化和调整。

1.6 选择合适的互感器设备

互感器设备也属于110kV 变电站一次设计中的重要部分。根据功能可以将互感器设备分为电压互感器和电流互感器两种。例如在110kV 侧电压互感器的选择过程中，设计人员通常会选择型号为TYD-110/3-0.02W3型的电压互感器，该电压互感器装置的基本规格如下：可承受最高系统电压为126kV；额定绝缘水平数值为200/480kV。此外，针对110kV 侧电压互感器装置进行选择时，其规格如下：额定负载为50/50/100VA，准确值为0.2/0.5（3P）/3P。由于其适用范围不同，所以各项指标也存在一定差异。由此可见，在选择互感器装置的过程中，应结合实际情况选择合适的电压互感器装置。

2 110kV 变压器和线路的保护策略

2.1 导致变压器发生误动的基本原因

一般情况下，导致变压器产生误动的原因主要有下两点：由于电缆屏蔽层接地线发生故障导致的变压器误动；因10kV 馈线保护产生的拒动。就第一种误动原因来看，由于110kV 的变电站所采用的中馈线多为10kV，当中馈线进行接地操作时，为避免电压干扰，此时其电缆的屏蔽层也需要进行接地，但由于中馈线多为穿心式，安装位置多处于电缆暗转开关柜的出线接口，一旦在此处遇上故障，必然会产生大量的不平衡电流，由此导致变压器设备发生误动。就第二种误动原因来看，当前我国的电网系统虽然多采用微机型模式，但由于不同区域的供电量和供电需求存在差异，所以不同的变电站使用的微机型号也存在一定差异，尤其在夏季的用电高峰时期，其微机设备极有可能发生故障，由此导致变压器误动。

2.2 变压器保护策略

为避免变压器装置发生误动，可采取以下方式来对变压器和线路进行保护：如采用更为科学合适的电缆屏蔽层接线方式，一般情况下要采用自上而下的方式穿过零序线，同时要避免穿越的过程中触碰到地线。如有必要，可在电缆支架上铺设一层绝缘装置或直接使用由绝缘材料制作而成的支架。但需注意的是，电缆的屏蔽层必须露出首部和尾部，以确保可以进行升流操作。此外，电力公司还要做好110kV 变电站员工的选拔和技能培训工作，为确保安装质量和安装效果，相关人员一定要熟练掌握零序安装技巧，并在安装过程中严格遵守安装规则，以此来确保电缆屏蔽层接地线的正确安装。

此外，在屏蔽层接地线安装完毕后，还要做好后续的检查验收工作和维护工作，以此来降低变压器设备发生误动的概率。同时，为有效避免因中馈线开关导致的误动，电力企业在对变电站进行运行维护的过程中，首先要做好设备质量的把关工作，对一些老化或使用时间过长的开关设备加以更换，并及时派专人对发生故障的变电站设备进行维修，以此来保障供电安全。同时，电力企业也要根据不同区域的用电情况对开关柜设备进行更换，采用更为智能的电动柜或者弹簧柜。

3 结语

为了确保变电站的稳定运行，对110kV 变电站进行一次设计的过程中，除了要做好主接线设计工作之外，还要结合实际情况做好主变压器选择、互感器设备选择等工作。此外，还要对变电站产生误动的原因进行分析，并针对实际情况采取合适的变压器和线路保护措施，以此来确保日益增长的用电需求，提高供电安全性。