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摘要：随着城市旧区改造带来的负荷增长和电网结构的变化,为了增加输送容量,满足地区供电需求,需要对原变电站进行增容改造。本文将以某110kV变电站#2主变增容改造为例，对其电气一次部分进行设计，简要分析包括主变压器、电气主接线、主要电气设备、防雷接地设计等内容。
关键词：110kV变电站；变压器；电气主接线；电气设备；防雷接地
1 110kV变电站概述
1.1 110kV变电站的情况
110kV电网是高压配电网络，是当今城市最主要的用户电源接入点和变电节点，110kV变电站的运行情况直接影响着电网的运行情况。110kV变电站的主接线方式由变电站所在位置的变电站的负荷决定，目前变电站的主接线方式主要有：单母线接线、内桥接线等。同时110kV变电站的负荷也决定变压器的选择，只有选择合适的变压器才能够按照要求将110kV的电压通过变电站转化为35kV或者是10kV的电压。110kV变电站中一般都会采用冗余配置，就是110kV变电站中一般都有一台备用变压器，这样做的好处就是保证变电站在主变压器进行检修或者出现突发状况时仍然能够正常运行。另外，110kV变电站内都配置了直流电源设备，主要为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。总之，目前110kV变电站发展已经比较成熟，但是变电站还是需要维护和管理。
1.2 110kV变电站运行的优缺点
110kV变电站运行的优点：110kV变电站内有监控系统，这个监控系统能够处理相关信息，并且能够清楚的记录变电站内的警报情况，同时利用计算机技术对变电站进行控制调节，这样在很大程度上提升了变电站的运行效率。
110kV变电站运行的缺点：目前，大部分的110kV变电站都没有对变电系统的隔离开关进行升级改造，所以变电系统的隔离开关至今还没有实现自动控制，导致了10kV变电站在正常运行时开关机械经常出现问题，从而影响了10kV变电站的运行，同时还在一定程度上威胁着相关工作人员的人身安全。
2项目背景
某待扩建110kV变电站设计终期规模为2台主变压器，容量为2×40MVA，110kV出线2回，10kV出线22回。现已建设1台40MVA的三相双绕组主变压器，110kV出线2回，10kVI段出线11回，10kVⅠ段无功补偿装置2套。110kV侧采用单母线分段接线方式，10kV侧采用单母线接线方式。
110kV侧建设情况为：110kV母线、#1主变间隔、PT及分段全部上齐；110kV出线2回，分别接于两段母线。10kV侧建设情况为：10kVⅠ段母线出线11回，3000kVar无功补偿装置2套。
3主变压器的选择
本次设计＃2主变为户外布置，通风散热条件较好，故设计采用三相双绕组、有载调压、油浸式、低损耗、低噪音、自冷式变压器。根据该供区负荷预测的需要和电网结构来确定主变压器的容量。凡有两台或两台以上主变的变电站，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。
变压器最大负荷按下式确定：Pmax=K0∑P
式中：K0-负荷同时系数；∑P-按负荷等级统计的综合用电负荷。
对于两台主变压器的变电站，其主变压器的额定容量可按下式确定（重要负荷占70%以下）：
SN≥0.7Smax=0.7K0×1.05Smax
上式中考虑5%的线路损耗。如果重要负荷超过70%，则按原始资料中的百分比代替70%计算，来确定主变压器的额定容量。
本次设计#2主变压器选用SZ11-40000/110型变压器，其参数如表1所示。
4电气主接线的选择
电气主接线是电气部分的主体，是将各种主要电气设备按一定顺序有机地联结起来，并配置保护测量电器，构成变电站汇集和分配电能的一个系统。在主接线设计时，必须根据本变电站在系统中的地位、进出线回路数、负荷性质、工作特点、周围环境条件等确定合理的设计方案，保证供电可靠性和电能质量，具有一定灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性。本次设计的变电站电压等级为110/10kV，其主要负责附近居民用电和重要工业区工厂供电。110kV侧已有2回进线，10kV侧已有11回出线。本次为增容改造工程，110kV原主接线方式不变，仍采用单母线分段接线方式。
5主要电气设备的选择
5.1高压断路器的选择
断路器型式选择，除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，本次设计为了保证供电可靠性，选用SF6断路器。在校验断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间（继电保护动作时间与断路器固有分闸分闸时间之和）的短路电流作为校验条件。本次设计变电站110kV侧选用LW30-126型断路器，其参数如表2所示。
5.2高压隔离开关的选择
高压隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间。故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。110kV#2主变侧选择GW4-126DD和GW4-126D型隔离开关，其参数如表3所示。
5.3电流互感器的选择
当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。用于电度计量的电流互感器，准确度不应低于0.5级，用于电流电压测量的准确级不应低于1级，非重要回路可使用3级。本次设计中，110kV侧选择LB7-110W3型电流互感器，其参数如表4所示。
5.4无功补偿装置的选择
对于直接供电的末端变电站，安装的最大容性无功量应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因数所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。
6防雷及接地
本站前期已在110kV出线构架布置2根25m高构架避雷针，在中控楼及10kV电容器场地旁布置2根25m高独立避雷针，构成对全站的防直击雷保护。本期经校核满足增容改造的需求，故不作变动。
为防止线路侵入的雷电波过电压，110kV及10kV系统均安装氧化锌避雷器。
本工程变电站内已有完整的主接地网，结合施工只需对主接地网进行修复，本期新增设备、构支架及建筑物接地引下线均以最短距离接入主接地网，为了满足反措要求，站内重要电气设备采用双引下线接地方式。
根据现行反措要求，站内主控室和10kV配电室应敷设截面不小于100mm2的铜排作接地网，此铜排应首尾相连形成环形的专用铜地网。变电站前期主控室和10kV配电室已敷设截面不小于100mm2的铜排作接地网，本期只需将新增设备接入已建的二次铜地网。
结语：
综上所述，110kV变电站增容改造是提高该变电站供电能力和供电可靠性的需要，是适应该地区经济和社会发展的需要，符合电网规划发展的要求。其变电一次设计是一次较为综合性的实践过程，它必须结合工程实际情况，现场全面及准确的资料收集，确保其设计合理性，满足电力系统的安全、经济、可靠、环保的基本要求，同时注重了解和应用新技术、新设备。
参考文献：
[1]杨杨.110kV变电站二次系统设计研究[D].华北电力大学(北京)，2016.
[2]梁文汉.110kV富溪变电站一次部分初步设计[D].华南理工大学，2016.
论文作者:谢宝珍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/19
标签：变电站论文; 变压器论文; 负荷论文; 接线论文; 断路器论文; 母线论文; 站内论文; 《电力设备》2017年第25期论文;