110kv变电站电气设计

110kv变电站电气设计

田传军

（天津辰力工程设计有限公司300400）

摘要：随着国民经济建设的发展，国民经济发展水平的不断提高，电力行业发展迅速，居民、企业用电量不断增加，110kv变电站作为一个电力输送站，其地位也越来越重要。110kv变电站的应用领域越来越广泛，特别是在石油、化工、水泥这些传统大负荷行业，甚至需要建设220kV及以上更高电压等级的变电站来满足更高的用电负荷，对其进行合理设计直接影响供电区域及企业的安全生产运行。本次设计主要针对某已建110kV变电站的设计回顾和总结，介绍了110kv变电站电气设计的方案及一次部分。

关键词：110kv变电站；电气设计；主接线

1.110kv变电站电气设计的方案

1.1.电气主接线

发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。在选择过程中要综合考虑负荷、电气设备、上级电网、变电器负载率、等因素，选择合理的电气主接线。

110kv侧可选用单母线分段接线方式或双母线接线方式。单母分段接线一般适用于110kv出线为3，4回的装置中，双母线接线一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。此次设计2回进线、2回主变进线、8回架空出线至电炉变，所以选择双母线双分段接线为110kv侧主接线方案，10kV规划出线8回，由规程可知10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接，故10kV侧规划为单母线分段接线。主接线方式分析：

（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；

（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；

站用电方案采用单母线分段接线，根据统计的站用电负荷，采用两台干式变压器，分别接自10kV两段母线上。

1.2.负荷统计及主变选择

某化工公司在当地化工产业园区内建设年产60吨/年电石项目，后期配套几十万吨烧碱PVC项目（暂不考虑），根据以往项目经验仅60吨/年电石项目用电负荷约280MW，但由于电石炉变采用110kV进线，除电石炉280MW负荷外，另有20MW为10kV厂区生产用电，故需考虑两台2×16MVA主变，负荷率在0.625。本设计前提为上级变电站容量富裕，能满足新建110kV变电站所有负荷要求。选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、绕组接线组别、调压方式、冷却方式。主变应采用三相变压器，本站具有110/10kV两个电压等级，故采用双绕组变压器。变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和△，我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用变压器绕组都采Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用△连接，有以上知，此变电站110KV侧采用Y0接线，10KV侧采用△接线。

1.3短路电流计算

1.3.1短路电流计算的目的

1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

5）按接地装置的设计，也需用短路电流。

1.3.2短路电流计算的一般规定

1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。

1.4.电气设备的选择

各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。，

电气设备和载流导体选择的一般条件

（1）按正常工作条件选择

①额定电压：最高运行电压UN≥UNs；

②额定电流：所选电气设备的额定电流IN，或载流导体的长期允许电流Iy，不得低于装设回路的最大持续工作电流Imax。

（2）按短路状态校验：热稳定校验；动稳定校验；电缆不校验动稳定。

1.5.防雷部分的设计

防雷部分的设计要能保证保护变电站内部的设备以及周边的建筑物不遭受雷击的危害。对于直击雷的防范一般采取安装避雷针的方式解决。对于雷电波的防范一般采取在进线附近区域安装接地的避雷线，在进线上安装避雷器来防范。避雷器的装设组数及配置地点，取

决于雷电侵入波在各个电气设备产生的过电压水平。本次设计110kV装设进出线及母线避雷器；主变压器侧、110kV配电装置考虑装设有避雷器。

1.5.1直击雷保护方式

本工程110kV变电站采用独立避雷针和构架避雷针联合保护。为防止雷电对电气设备的直接袭击，在变电站内分别设置4支30m高的构架避雷针，避雷针形成变电站防直击雷的分层联合保护。

1.5.2接地设计

接地网以水平接地体为主，垂直接地体为辅联合构成。主接地网采用不等距网格布置，地水平接地体采用-60×6的扁钢，埋深1.5米，垂直接地体为φ50×5、L=2500mm的镀锌角钢。满足接地网工频接地电阻小于4欧姆。

1.6直流系统设置

全站设一套直流系统，用于站内一、二次设备、通信及自动化系统的供电。变电站配置1套200AH的直流电源，采用微机型模块化开关电源，并加装直流系统绝缘监测装置，同时配置8000VA的逆变电源屏和直流转化模块（48V）蓄电池采用阀控式密封铅酸电池，放置方式采用专用蓄电池室。110kV部分采用放射型供电，每一间隔按双回路方式直接从直流馈线屏获取电源。

2.概括110kv变电站电气设计的要求及原则

2.1：110kv变电站电气设计的要求

对110kv变电站电气设计的规格等级容量以及变压器的选择要留有余地，以保证其有符合要求的负载能力。

对供电线路的设计一定要做到科学合理有效，确保10kV变配电所的安全性，预防安全事故的发生避免造成人身财产损失。

2.2：对110kv变电站电气设计的原则

110kv变电站电气设计要综合考虑近期与远期工程的施工进度。在施工过程中先要保证近期工程的完成，对于远期工程的施工也要及时进行，为扩容留有余地。

110kv变电站电气设计要尽量缩短与负荷中心的距离，以缩短半径，减小损耗，保证最佳供电效率，最小的配备成本。

总结：国民经济的发展，生产率的提高，电力企业改革的发展，对110kv变电站电气设计水平的提高提出了迫切的要求。110kv变电站电气设计是电力设备和电气系统安全稳定运行的重要保障，110kv变电站电气设计故障的产生将给人民生产生活带来严重的经济损失。本文对110kv变电站电气设计进行了详细的介绍，希望读者能对变电运行有所了解。

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