110kV智能变电站电气二次施工图设计的几条优化措施

110kV智能变电站电气二次施工图设计的几条优化措施

朱万通

湖北正源电力集团有限公司设计分公司（武汉供电设计院有限公司）  湖北省武汉市  43000

摘要：在《国网基建部关于发布输变电工程通用设计通用设备应用目录（2022年版）的通知》的基础上，根据不同地区不同变电站的重要程度，对110kV智能变电站的监控系统网络、二次设备室布置、站用电接线方式、UPS电源及辅助设备智能监控系统的设计，从安全、可靠及专业的角度上，提出了新的设计思路。

关键词：智能变电站；监控系统网络；二次设备室布置；站用电接线方式；UPS电源；辅助设备智能监控

1.引言

随着我国经济的发展，变电站的数量逐年稳步增长。各电压等级的变电站中，110kV变电站在电网中占着重要的地位，其分布最广、数量最多。变电站电气二次设计是电力行业设计中最繁复的一项工作，电气二次部分的子系统最多、设备及材料的种类最多、接线最多、技术要求最多，基于以上原因，电气二次设计技术的更新迭代也是最频繁的。笔者根据自己的实际工作经验，对其电气二次施工图设计提出几条优化措施。

2.监控系统网络优化

根据《国网基建部关于开展变电站模块化建设2.0版示范建设的通知》（基建技术〔2021〕31号）、《35~750kV变电站辅助设备智能监控系统设计方案》，变电站自动化系统站控层网络按照安全分区划分为安全Ⅰ、Ⅱ及Ⅳ区。其中保护、监控及站用交直流等系统部署于安全 I 区；故障录波、计量、一次设备在线监测、火灾消防、安全防卫、动环、智能锁控等系统部署于安全区Ⅱ；智能巡视系统部署于安全Ⅳ区。

安全Ⅰ、Ⅱ区网络： 采用星型双网。

安全区 IV 网络：采用单网。安全Ⅰ、Ⅱ区网络之间采用防火墙，安全Ⅱ、 Ⅳ区网络之间通过正向隔离装置、反向隔离装置连接，同一业务的数据在生产控制大区与管理信息大区之间的数据仅允许单向传输,不应形成逻辑循环。

3. 二次设备室布置优化

二次设备间屏柜布置按照站控层设备区、公用设备区、间隔层设备区（110kV线路保护测控柜、主变保护测控柜）、交直流设备区、通信设备区划分，结合电缆及光缆、尾缆路径走向，优化二次屏柜布置，便于运维管理。

图3.1 二次设备间屏位布置图

4. 对站用电接线方式的优化

部分地区变电站的380V站用电系统采用单母线分段接线。该接线方式在母线间设置分段断路器，能满足任一段工作母线失电时，可从相邻母线取电以保持该母线继续供电。但该接线方式在其中一台站用变检修时易造成两段母线全停，且为避免环网运行，分段断路器与进线断路器的操作连锁复杂易故障。详见下图：

图4.1 站用电单母分段接线

国网通用设计380V站用电系统采用的单母线接线，不满足《35kV-750kV变电站站用电设计规范》(Q/GDW11126-2021)中5.4.1条：对I类及重要II类负荷（直流电源、通信电源、不间断电源及消防水泵等）应采用双电源供电的方式。

根据《配电网规划设计技术导则》（Q/GDW1738-2012）对供电区域的划分原则，为提高110kV变电站站用电供电可靠性，并结合经济成本及安全可靠的需求，建议重要区域的110kV变电站站用电接线方式采用按照工作变压器划分的单母线接线，非重要供电区域站用电接线方式采用单母线分段接线。按照工作变压器划分的单母线接线方式见下图，正常供电时为分列运行，当一台站用变检修时另一台站用变带两段母线时，任一段母线故障，不会导致全停。

图4.2 站用电按工作变压器划分的单母线接线

5. 对UPS电源的优化

《国网基建部关于发布输变电工程通用设计通用设备应用目录（2022年版）的通知》（基建技术〔2022〕3号）文中，《35～110kV 变电站并联型直流电源系统设计原则及典型方案》配置的单台10kVA的UPS装置，UPS馈出采用单母线接线方式。

十八项反措规定变电站内监控系统主机、调度数据网设备应采用冗余配置的UPS，具备双电源的设备应由不同电源供电。经过对变电站UPS负荷的详细计算，采用2台10kVA的UPS电源装置，UPS馈出采用单母线分段接线方式，保证部分设备双电源供电的可靠需求能并满足反措要求。

图5.1 UPS系统接线图

6. 辅助设备智能监控系统监测终端三维定位

辅助设备智能监控系统依据国家电网2022版通用设计《35～750kV 变电站辅助设备智能监控系统》的指导进行设计，设置一次设备在线监测子系统、火灾消防子系统、安全防卫子系统、动环子系统、智能锁控子系统及智能巡视子系统六个子系统。现场需要安装的摄像头、各类探测器数量较多。

结合工程实际施工中出现辅助设备监测终端安装、定位不准确的问题，送电验收阶段经常因监测终端的带电距离、监视范围等原因重新整改安装位置，本方案对可能出现带电距离问题、监视范围问题的监测终端进行三维定位。用X坐标表示横向距离较近墙体距离、Y坐标表示纵向距离较近墙体距离、Z-垂直方向距地面高度，详细定位监测终端的安装位置

，规避施工单位和辅控设备厂家在现场按照经验进行大概定位导致带电距离、监视范围不符合规程规范的问题。

图6.1 辅控系统摄像头布点图(部分)

7. 总结

变电站电气设计总体在国网建设部通用设计的指导原则下，开展施工图设计。在不涉及工程设备布置方案较大的改变、建筑结构重大的调整、工程造价变动的前提下，设计人员应根据工程实际，并结合规程规范，通过理论推导，大胆的在实际工程中进行优化设计。

参考文献

[1]国家电网公司基建部．关于发布输变电工程通用设计通用设备应用目录（2022年版）的通知．基建技术，2022：3号．

[2]国家电网公司基建部．国网基建部关于开展变电站模块化建设2.0版示范建设的通知．基建技术，2021：31号．

[3]国家电网公司．35kV-750kV变电站站用电设计规范．Q/GDW11126-2021.

[4]国家电网公司科技部．配电网规划设计技术导则．Q∕GDW 1738-2012 .

[5]祝燕萍，张治乾，蒋兴新，等．110kV变电站屋顶光伏接入站用电系统方案研究［J］．电力与能源，2022，43（2）：159-161.

[6]胡进栋，何峰．变电站站用备自投和双电源自动转换开关工作原理及切换试验研究［J］．工业科技，2019，48（3）：24-26.

[7]韩建芳，张英孔．UPS 蓄电池容量计算方法分析［J］．通信电源技术，2019，36（6）：156-157.