摘要：随着目前我国经济大力发展，人民生活和工业生产对供电需求和供电可靠性的要求逐渐增加，给供电系统带来了新的挑战和机遇。21 世纪以来，大功率电子技术、网络通信技术的日趋成熟，使智能电网从最初的概念逐渐成为现实，这让智能电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标不再是梦想，而做好伴随着智能电网而出现的智能变电站的设计与建设工作，就显得尤为重要。
关键词：110kV；变电站；电气一次设计
一、变电站主要一次设备的工作原理
1.智能变压器
变压器可能发生的故障类型十分多样，如绕组短路故障、出口短路故障、保护误动故障、油质劣化故障等等，变压器内部电气设备的老化和缺陷的发展也将导致表现为变压器内部电气、物理、化学等特性的变化参量的特性变化，因此智能变压器中，需要通过安装传感器来进行信息采集和信号的处理，从而对设备的可靠性做出判断。从外形上看，智能变压器与传统的变压器并无太大差别，只是基于其智能化后要达到的目的，在对外界环境及内部设备的控制、测量、保护及报警所需的附件上做了一定的智能化处理，同时增加一些相应元件来更好地实现智能化。
2.高压开关设备
高压开关设备包括断路器、隔离开关、接地开关、重合器、分断器、负荷开关、接触器、熔断器以及上述高压开关设备元件组合而成的负荷开关-熔断器组合电器、接触器-熔断器（F-C）组合电器、隔离负荷开关、熔断器式开关、敞开式组合电器等，也可以将上述元件及其组合与其他电器产品（诸如变压器、电流互感器、电压互感器、电容器、电抗器、避雷器、母线、进出线套管、电缆终端和二次元件等）进行合理配置，有机地组合于金属封闭外壳内，具有相对完整使用功能的产品。如金属封闭开关设备（开关柜）、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）等。
3.电子式互感器
电压互感器和电流互感器是电力系统中不可缺少的电压及电流检测工具，互感器的精度决定了测量数据的精度，从而决定了系统继电保护装置动作的准确性。然而传统的互感器通过电感耦合来实现电压电流的测量，相当于一小型的变压器，便会产生互感器铁芯饱和等问题。而相对于传统的互感器，新型互感器具有以下优点：
◆绝缘性能优良，造价低。绝缘结构简单，随电压等级的升高，其造价优势愈加明显。
◆在不含铁芯的电子式互感器中，消除了磁饱和.铁磁谐振等问题。
◆电子式互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系，抗电磁干扰性能好。
◆电子式互感器低压侧的输出为弱电信号，不存在传统互感器在低压侧会产生的危险，如电磁式电流互感器在低压侧开路会产生高压的危险
二、110kV 变电站电气一次部分设计
1.变电站电气一次部分设计原则
本次设计应在明确该变电站在电力系统中的作用、地位的前提下，结合工程实际，分析具体情况，贯彻国网公司“一强三优”的公司发展战略目标，落实“三抓一创”的工作思路，严格遵循相关国家标准，合理选择主变型号、电气主接线、主要设备型式，根据变电站位置及电源与负荷的相对关系，优化各出线回数及方向，并严格按照相关规程设计绝缘配合方案和过电压保护方案，选用利于降低全寿命运行周期成本的设备，以提高设备使用寿命和供电可靠性。且按照智能变电站设计方法进行，故应在保证变电站安全可靠运行的前提下，按照国家相关的智能化设计规程进行设计。
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2.主变压器的选型
本次设计的变电站电压等级为 110/35/10kV，根据《35kV～110kV 变电所设计规范GB50059-92》要求以及待建变电站负荷分析，对110kV兴贤变电站主变压器进行设计，选择主变容量、额定抽头、调压方式绕组数以及绕组连接方式，设计结果如下所示：主变容量及接线组别：50MVA，YN，yn0，d11 接线；额定抽头：110±8×1.25%/37±2×2.5%/10.5kV；阻抗电压：Ud1-2 =10.5％ Ud1-3=18％ Ud2-3=6.5％；调压方式：有载调压。
3.变压器电气主接线设计
（1）变电站规模
根据有关的工程设计规程与规范，包括《变电所初步设计内容深度规定》DLGJ25-1994、《变电所总布置设计技术规程》DL/T5056-2007 等，对变电站的整体规模进行设计。变电站为 110kV、35kV、10kV 三个级电压，本期拟建 1 台 110KV、50MVA 变压器，最终 3 台 110KV、50MVA 变压器；本期 2 回 110KV 出线，终期 3 回 110KV 出线；35kV侧本期出线3回，终期9回；10KV 侧出线本期12 回，终期 36 回；本期建设无功补偿装置 2×5.01Mvar，终期6×5.01Mvar。110kV 配电装置进线采用 LGJ-240/55 型钢芯铝绞线与变压器架空连接，10kV 配电装置采用 2（TMY-125×10）母线桥与变压器相连接。
（2）电气主接线选择
第一，110kV 接线。根据规范和系统建议，本站 110kV 接线远期及本期均采用扩大内桥接线。
第二，35kV接线。远期采用三母线二分段接线，本期单母线接线。
第三，10kV 接线。本站 10kV 本期 12 回电缆出线，每台变压器带 12 回出线，远景36 回出线。因此本站 10kV 远期采用三母线二分段接线，本期单母线接线。
第四，中性点接地方式。本站选用的接地方式为：主变压器 110kV 采用中性点经隔离开关接地方式，运行时变压器中性点可选择不接地或直接接地。10kV 侧选用经消弧线圈接地的接地方式。
4.绝缘配合及过电压保护
绝缘配合的原则是指综合考虑系统中可能出现的各种作用电压、保护装置特性以及设备的绝缘特性来确定设备的绝缘水平，从而减少由于设备绝缘问题导致的故障或停电事故。变电站绝缘配合方案是决定变电站绝缘水平和电力系统安全性能的重要因素，结合变电站的具体情况合理选用电气设备的绝缘配合设计方案，才能达到安全、经济、高质量发、供电的目地。电气设备绝缘配合方案的选择应参照行业标准 DL/T620-1997 《 交 流 电 气 装 置 的 过 电 压 保 护 绝 缘 配 合 》、国 家 标 准GB11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》等确定的原则进行来选择。
5.站用电及照明设计
本站设置两台站用变，型号均为 DKSC-800/10.5-100/0.4 接地站用变分别接于 10kV I、II 段。站用电采用 380V 动力和照明共用，中性点直接接地三相四线制系统。380/220用电接线为单母线接线，两台站用变低压侧互为备投，共采用 2 面智能低压配屏，配电屏布置于二次设备室内。对于变电站重要负荷，采用双回路供电。动力及检修电源由 380/220V 站用配电屏直接供电。在屋外适当位置设置检修源箱，每个检修箱的使用范围不大于以检修箱为圆心的半径 50 米。对重要负荷用双回路供电方式供电。
6.防雷
为了防护直击雷，最好的措施是装设避雷针。避雷针能吸引雷云中的电荷，并通过避雷线将电荷安全导入大地，从而保护附近设备及建筑物免受直击雷伤害。因此，本站利用布置在屋顶避雷针进行防直击雷保护，站内设置 4 根独立避雷针联合构成全站防直击雷保护。
参考文献：
[1]余贻鑫，栾文鹏.智能电网述评[J].中国电机工程学报，2009，34：1-8.
[2]GB/T 30155-2013，智能变电站技术导则[S].
论文作者:谢栋高
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/18
标签：变电站论文; 变压器论文; 接线论文; 互感器论文; 母线论文; 本期论文; 组合论文; 《基层建设》2018年第36期论文;