110kV变电站电气一次设计研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 30 日 作者简介：李素韩（1995），女，壮族，广西南宁人。-96-110kV 变电站电气一次设计研究 李素韩 赛富电力集团股份有限公司，广西 南宁 530000 摘要：摘要：在新时期发展背景下，我国电力事业呈现出了全新发展态势，而且变电站的建设规模在不断扩大，很大程度的促进了城市建设和经济发展，也多方面满足了人们的生产生活需求。其中110kV变电站占据了重要主导地位，其不仅投资较大，技术含量还非常高，而且电气以此设计的成果又很大程度影响着变电站的正常稳定运行。所以相关负责人员需要不断加大力度探索和分析，并不断创新设计理念，探索设计新思路，这样才能满足变电站建设和发展需求。关键词：关键词：110kV 变电站；电气；一次设计 中图分类号：中图分类号：TM6 0 引言 在如今变电站建设过程中，最为常见的一种类型就是 110kV 变电站，其建设成果如何，直接关系到电力供应稳定性和可靠性，影响着社会的和谐稳定发展。在新时代发展背景下，为了进一步促进我国经济的和谐稳定发展，促进人们生活进步，就必须要重视该电站的建设工作，并加大投入力度，还要从电气一次设计角度出发，不断完善设计工作，这样才能多方面满足日益增长的用电需求，促进电力事业的可持续稳定发展。1 变电站概念及作用 对于变电站而言，就是在电力系统运行过程中，负责电压变化并接受更多电能的一项电力设施，不仅如此，还可以根据电力输送需求，科学分配电能，还可以对电力流向进行精准控制，多方面满足现实输电要求、在各个电网运行过程中，变电站起到了纽带的作用，而且可以利用变压器，将不同等级电压相关电网全面连接在一起，进而实现的电能的科学分配和变换。在变电站运行过程中，能否保证安全性和可靠性，会直接影响到社会的和谐稳定发展。变电站的主要作用就是促进电能在高低压状态之下进行安全且科学的转换。在对高低压进行转换的过程中，很多变电站会选择在发电机出口位置，实施电压升压作业，目的就是为了在远距离传输过程中最大化的降低电能损耗。还有一些变电站会转化高压状态为低压状态，然后传送到客户端，满足人们的日常用电需求。其中对于 110kV 变电站而言，整体建设规模相对较大，而且涵盖的设备数量也相对较多，其主要面对方向就是客户端。所以在针对盖变电站开展一次性设计的过程中，必须要综合统筹和分析，并立足于现实环境和区域的用电需求，灵活设计，保证供电的可靠性和科学性。2 110kV 变电站电气一次设计分析 2.1 前期准备工作 在针对110kV变电站开展电气一次设计工作之前，必须要做好全面的准备工作，整合多方面数据和信息，同时明确设计过程中可能会产生影响的数据和信息，然后科学设计，促进变电站电气一次设计工作的顺利进展。在前期主内的过程中，设计人员需要与建设单位进行沟通，获取到更多的关键性信息，还要了解到电力企业的设计方向和建设需求，在综合统筹各方面想法和意见之后，进行整合，开展科学设计工作。与此同时，开展电气一次设计工作，还需要相关设计人员严格遵循整个行业的标准和规范，确保最终设计的方案可以完全达到国家要求，同时设计多种方案，针对设计方案进行初步评估，及时发现其中存在的潜在问题。整合过往经验，进行恰当的调整和修改，真正意义上提高设计的科学性与合理性，为后续建设工作奠定坚实基础。与此同时，在开展电气一次设计工作的过程中，还需要聘请能力较强且专业素质过过硬的设计团队，真正就各种设计问题进行讨论和分析，及中国科技期刊数据库 工业 A-97-时解决，保证最终设计成效。2.2 主接线设计 在对 110kV 变电站开展一次设计工作的过程中，最为重要的一项设计基础内容，就是主接线设计。其关系到整个电力系统运行的安全性和可靠性，在电气主接线设计的过程中，主要就是将变电站电气设备和继电保护以及配电装置布置这三者有机整合在一起作为基础。在变电站后续调整的过程中，需要多方面满足可靠性要求，并将电气主接线设计放在首要位置。在开展电气主接线设计的过程中，需要遵循以下原则：首先，就是遵循可靠性原则，因为电力生产过程中，保证可靠性至关重要，直接影响着电力的生产和后续运输成效。第一点，设计人员应考虑到，在检修断路器的过程中，不会影响到整个系统，同时也不会对整体的负荷供电造成任何不良的影响；第二点，就是在开展线路和母线故障等内容检修过程中，使得停电时间大幅度缩减，确保一级和二级负荷可以满足现实的供电要求；第三点，就是最大化的保证全站的运行效率，降低停电概率；其次，就是在主接线设计过程中，还需要遵循灵活性的原则。第一点，就是在调度的过程中，应对线路进行灵活切除，并投入变压器，多方面满足系统的调度要求；第二点，就是在检修过程中，不论是机电保护，还是母线，整体停运，都可以保证更强的灵活性，基于安全检修工程的顺利实施，不会影响到电网的正常运行，也不会给人们日常生活带来任何不便；第三点，就是在持续性扩建和发展的过程总，可以从最初的接线，直接过渡到最终的接线，而且变路器和线路这两者之间还不会出现任何相互干扰的情况；最后，就是遵循经济性的原则。在以此设计过程中，需要应用进来的设备和线缆等都要保证经济性，更要尽可能的节约土地资源，避免占用过多的土地，还要对变压器的数量和种类进行科学选择。首先，单母线接线形式。正常情况下，在 110kV变电站运行过程中，根据相应的实践分析，可以明确一点，通过实施此种接线设计，既可以提高整体供电的质量，还可以保证供电的科学性和可靠性。还有更为重要的一点，就是即便是在变电站已经断电的情况下，高压侧端的备接线可以自行恢复，满足具体供电需。但接线方法的稳定性不高，当母线和相连设备发生故障时，容易影响整个变电站的运营安全，情况严重时还会引发区域停电的后果。其次，段接线方式，该种接线方式，若其中某条母线发生异常问题，只有与其相连配电才会出现异常，对其他部分都没有任何影响。所以，这种接线方式也经常使用在一些对电力稳定性要求较高的地区；最后，双母线分段接线。该种接线方式下的线路，一旦某一段母线出现异常情况，其他的分段不会受到任何影响，能够正常工作。而且线路上的所有元件都能实现灵活切换，线路运行的自由度更高。但是，该方法弊端就是成本较高，后续应用时的运维保护措施复杂。结合上述接线方式的优势，技术人员可合理选用。2.3 变压器选择及设计（1）合理选择变压器 在 110kV 变电站运行的过程中，最为重要的设备就是变压器，也是电气一次设计中最为重要的内容，而且设计成果如何，直接关系到变电站运行的安全性和可靠性，所以对变压器进行科学合理选择尤为重要。在设计过程中，设计人员应对节能型的变压器进行优先选择，提高变电站运行的节能性和环保型，同时最大化的降低功率损耗，达到理想的节能降耗效果。更加具体来讲，就是在对变压器进行选择的过程中，需要立足于现实情况灵活选择，满足多种运行要求。举例来讲，受到季节性因素的影响，且变电站本身负荷容量非常大，而且还具备一定的特殊要求是，就可以将专用变压器优先选取进来；若变电站的整体冲击性负荷非常大，还会很大程度的影响到变电站运行中的电能供给质量，设计人员就需要对冲击负荷专用变压器进行优先选取。（2）确定变压器数量 在开展 110kV 变电站变压器设计工作的过程中，除了要选择合适的变压器设备类型，还需要对变压器数量进行科学确定，这样才能多方面满足现实的变电站运行要求。正常情况下，110kV 变电站会将两台及以上的主变压器配备进来，这样的其中任何一台变压器运行出现故障问题，都可以第一时间启动备用的变压器，而且在同一变电站之中，应多方面保证供电的可靠性，同时提高运行质量和成效。设计人员在设计过程中，需要对负荷性质以及现实的供电条件等多方面因素，对变压器数量进行科学设计并确定。不仅如此，中国科技期刊数据库 工业 A-98-设计人员还要对占地因素以及变压器本身的容量情况等进行全面考虑和分析。即便其中有一台变压器在运行过程中出现异常问题，进而中止运行，也不会影响到整体供电工作。但是需要特别注意一点，就是在开展 110kV 变电站设计的过程中，受到土地资源过于紧张等因素的影响，应尽可能缩减变压器占地面积和范围，最大化的节约土地资源，与此同时，还可以多方面保证供电效益，促进电力事业可持续发展。（3）高压配电装置设计 在开展电气一次设计工作的过程中，最为重要的就是高压配电装置设计，主要有三种设计方式。第一种，就是室外中型布置方式；第二种就是室外半高型布置方式；第三种，就是室外高型布置方式。不同的布置方式存在一定的差异性，而且优缺点也各不相同，相比较来讲，其中最为常见的一种方式就是室外中型布置方式，虽然整体的占地面积相抵较大，但是后期养护工作更为便利。在布置的过程中，需要利用母线，对 110kV 变电站中的所有电气设备进行全面连接，然后将其安装在母线之上，而且不需要将过多的设备支架全面设置进来，整个操作流程相对简单和便捷，而且无需投入过多的成本，更为重要的一点，就是可以最大化的提高系统运行的可靠性和稳定性，实现可持续发展。对于室内高压配电装置设计方式而言，还包含了多方面的内容，首先，就是普通断路器室内布置，其次，就是全封闭状态下的电气设备室内设置等。通过对比，可以了解到一点，就是对于前两种布置方式而言，需要投入非常多的资金，而且正整体占地面积也非常大，虽然，最后一种布置方式，可方便后续的运维管理工作顺利进展，但是必须整体投入成本也非常高，所以在土地资源相对紧张的城市中心区域则可以选择该方式。2.4 断路器和隔离开关设计（1）隔离开关选择设计 在隔离开关接地刀闸的过程中，需要设计人员严格遵循相应规定进行科学配置和选择。对于 110kV 变电站而言，在运行过程中具备一定的特殊性，所以科学配置隔离开关，应控制两组母线侧的隔离开关，确保其中一台不具备接地刀闸，而另一台在断路器侧，应用接地刀闸。对于变压器侧的隔离开关而言，还需要将双接地刀配置进来。在对隔离开关进行科学选择的过程中，设计人员应选用双柱型式是 GW4，在户外或户内空气绝缘时使用，并进行远程操作，及时对一些异常故障问题进行处理，达到最高效的处理效果。与此同时，设计人员在设计过程中，应确保整个变电站选取进来的隔离开关型号完全一致，这样才能更方便后续检修作业顺利进展。（2）断路器选择设计 在 110kV 变电站运行过程中，发挥着至关重要作用的就是断路器，所以设计人员需要科学选择设计断路器。在变电站合闸运行的过程中，断路器可以发挥出导体通，并保证负荷电流和短路电流的长期通行，并提高变电站运行的可靠性和稳定性。与之相反，在正常的跳闸状态下，应保证断路器本身具备较强的绝缘性能。此外，设计人员还要对具备运行分析和判断能力的断路器进行科学选取，保证体积相对较小，且结构非常简单，而且安装也相对方便，使用寿命相对较长，在这样的设计背景下，可以保证变电站的稳定可靠运行，同时降低故障问题发生概率。2.5 防雷接地设计 一部分 110kV 变电站建设位置比较偏远，自然环境恶劣，经常有雷雨天气，当雷暴频繁发生时，电气一次系统的防雷接地设计就至关重要。良好的防雷效果能够提升整个电力系统运行的安全性。因此，技术人员在对变电站一次系统进行设计时，也要注重防雷管理。做好防雷设计，变电站因遭受雷击而发生停电故障的风险就会大大降低。所有变电站内使用的接地设备，技术人员都要做好定期巡查，检测其腐蚀性是否达到标准，规避因腐蚀而导致设备故障问题的发生。技术人员在进行防雷设计时，还要考虑到地质条件、自然环境、天气状况等因素。从一次设计的角度来说，可以使用独立避雷针或架构避雷针等防雷设备。然后在防雷装置中增加高压设备，从而实现接地保护的效果，这样可以有效提升变电站自身抗雷电电磁干扰的能力。一般来说，接地线路的电阻值应小于 0.5 欧。做好防雷接地设计，提高变电站对恶劣天气的抵抗效果，维护站内工作人员的生命安全，同时还可以降低安全事故的发生风险，减少电气设备的损耗。3 结束语 总而言之，在如今社会经济迅猛发展的背景下，我国电力行业呈现出了全新的发展面貌，而且电力基中国科技期刊数据库 工业 A-99-础建设范围在不断扩大，多方面满足了现实人们的生产生活需求。现阶段，110kV 变电站的建设数量在持续增加，使得人们对盖变电站提出了更高的要求。其中电气一次设计更是重中之重，设计人员需要多方面统筹和把控，从多个层面出发进行科学设计，达到理想的设计效果。在具体设计的过程中，设计人员应从主接线设计出发，明确设计基本原则，同时，做好变压器和隔离器的设计工作，更要确定好设备数量，保证设计的全面性和科学性，最终促进电力事业可持续发展，获取更大突破。参考文献 1闫宏宇.110kV 智能变电站一次电气系统设计J.南方农机,2020,51(14):165-166.2王健.110kV 变电站一次设备监测系统研究与设计J.机械工程与自动化,2020,20(03):218-219.3叶磊.某 110kV 变电站的电气一次设计分析与应用探讨J.山西科技,2020,35(02):154-157.4钟永城.浅析电气二次设计在 110kV 综合自动化变电站的应用J.电子世界,2018,22(24):162-163.