摘要：随着国民经济和国家现代化进程的迅猛发展，使得在城市化建设中需要越来越多的输电线路，而变电站作为电力传输过程中的不可缺少的一个环节，其优化设计问题一直受业内关注。本文探讨了城区110kV变电站总平面布置时要遵循的原则，对变电站的布置给出了优化设计方案。
关键词：城区110kV变电站；总平面布置；原则；优化设计
目前，随着我国经济的快速发展，110kV电压等级网架逐步完善，110kV变电站建设规模急剧增加，按照新的设计理念，合理规划、优化设计、压缩并合理利用土地、技术经济方案的合理性已成为越来越重要的指标。因此在设计过程中，需要广泛借鉴和吸收先进的设计亮点、设计思路、设计理念、设计案例等，以达到对优化110kV变电站设计的目的。
1 城区110kV变电站总平面布置的原则
1.1 布置紧凑适度，分区合理明确
总平面布置应紧凑，这是基本要求之一。但尺度要掌握得当，做到紧而不挤，安排合理。不能追求过高的建筑系数和场地利用系数，要在满足带电安全间距和卫生、防火要求的前提下，合理压缩布置间距，并围绕以配电装置形成的基本格局进行布置，充分挖掘每块场地的潜力。
变电所将所内建筑物物进行合理归类分为生产区、所前区和生活区三部分。按区进行规划布置，将有助于缩减布置间距，提高场地利用率，相对地节约用地。
1.2 合理利用自然地形
总布置必须针对地形特点合理利用地形，灵活布置，依据场地形状和大小，首先确定各级配电装置的平面组合，以不同的形式去适应不同的地形。与此同时，还要解决好主控制楼与各级电压配电装置的关系，确定合理的布置位置。
地质条件的优劣对总布置也将产生影响，因此，设计前必须对所区的上程地质情况作较全面的了解，并注意各类建筑物对地质的要求，选择相对有利的地段进行布置，以避开不良地质减少基地投资，确保安全运行。
对变压器、电抗器、主控制楼、冷却塔等大型设备和主要建筑物，应尽量布置在土质均匀、地基承载力较大的地段。低位布置的机房宜布置在地下水较深的地段，以减少设施的防水工程量。主要生产建筑物要避开滑坡、滚石、洞穴及塌陷区等不良地质地段。
1.3 便于巡视运输，路径短捷
交通路线的选择和道路布置合理与否将直接影响基建投资与使用效果。变电所所内外道路的设置要协调配合，便于检修运输、巡视和消防。道路要力求顺直、短捷、环形贯通、避免迂回重复。路径选择应合理利用地形，注意节约用地。
1.4 适当留有余地，考虑发展
总布置设计一般应按上级已明确的建设规模进行规划和建设，有特殊要求时方可再留出发展用地，做到不堵死扩建。对于不便分期施工的主控楼、通信楼等建筑应一次建成，从房间配置上可适当宽裕一些，在总平面上不留扩建用地。根据以往经验，附属及生活建筑的布置用地宜有一定的余地，以便将来有增建少量建筑的可能，如无此条件，也可在初期规划一些备用房间，以适应发展所需。西变考虑分为两期建成，然而规划一起考虑，为二期发展留有余地。
2 城区110kV变电站总平面布置优化设计
变电所总平面布置是整个设计的一个重要组成部分。变电所的总平面布置，要求与各专业密切配合，以满足工艺要求为原则，在保证安全运行的前提下因地制宜，合理利用土地。
2.1 110kV电压互感器的优化
传统设计方案中110kV电压互感器设置在电源侧，而110kV变电站多为终端变，110kV接线以内桥为多，习惯在桥两侧经隔离开关装设电压互感器，这样对于保护、计量、测量、电源自投等都带来好处。对于扩大内桥接线的优化方案，为了有利于自投电源的检测，可将一组电压互感器加设在双桥中问。
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2.2 10kV无功补偿容量的优化
按照《国网110kV变电站设计准则》,10kV无功补偿的容量需应是主变容量15%，每台主变变压器配备2组补偿装置，分别用2台开关柜对其进行控制，所配容性无功补偿装置对于110kV变电站而言，其主要作用是对变压器的无功损耗进行补偿，并非主要针对负荷侧的无功损耗进行补偿，而且配备无功补偿装置后，当主变压器承载达到最大负荷时，其高压侧的功率因数需大于0.95。但是由于目前我国电网中无功污染严重，存在较大的无功缺损现象，因此在对无功补偿容量进行优化时，可适当将其增加至主变容量的20%，以主变容量为50MV•A为例，其无功补偿容量需为10Mvar。 需要注意的是，由于优化过程中改变了原有的补偿容量，因此需改变每台电容器的容量，将其容量从每只200kvar更改为每只334kvar。电容器室的尺寸也发生了较大的变化。一般来说，电容器的投切方式多为真空接触器分组投切，若变电站拥有2台50MV•A的主变，那么应将电容器室规划为长10m、宽8m的尺寸。此外，在设计准则里要求需在每组电容器上串联增设电抗率为6%的电抗器，以限制涌流，但是通过在实际应用过程中的验证，对于限制涌流而言，1%的电抗率已经足够。
2.3 所用变压器容量的优化
《国网110kV变电站设计准则》给出的设计方案中，变压器容量为80kVA，但是在变电站设计中，一般仅考虑接地变和所用变，因此将变压器容量定为50kVA便可。而对于采用全户内布置的城市变电站，若市区变电站内安装有集控中心，那么所用变容量将无法满足其要求，此时便需要用10kV外接电源连接所用变。
2.4 变压器室散热通风及GIS室内行车装置
全户内布置的城市变电站中，应重视变压器室的散热通风，在分析其自然通风的热量传导和流动机理的同时，应兼顾变压器自身结构、变压器室高度以及其进排风口面积之问的关系。传统的110kV GIS室内一般不设置行车，但在日后的应用反馈中显示，无行车不利于施工安装和检修维护，因此，设置行车可以提升GIS的安装质量。
2.5 电缆布置优化
部分改建或者扩建的110 kV变电站，在进行间隔扩建时候如果电缆的防火处理不足就容易造成安全隐患。随着城市化的进程，部分原先处于郊区的110 kV变电站逐渐变成了居民区，而相应的架空线则需要进行相应的改造，变更为电缆。但是部分改造项目的电缆防火处理不足。因此在最新变电站电缆设计上，增加了防火处理的要求。在110 kV变电站总平面优化时内还可以使用防火隔板、喷涂防火涂料、耐火三角等方法对电缆进行相应的防火和阻燃处理，最大程度上避免电缆发热造成的安全事故。
2.6 工程规模优化
以在大中城市城区应用较多的变电站设计为例，基本上是城市为了供给城市和近郊工业、农业及生活用电等而建的，因其可承受负荷大而担当着很重要的作用。变电站作为电力系统中起着重要的连接作用，是联系发电厂与负荷的重要环节。为了变电站的一次设计能够很好的接入电力系统，使电力系统安全可靠的运行，采用2台50MV•A容量的主变，户内布置形式，使用内桥接线，采用带有GIS模块的110kV配电装置，110kV二回进线，二级电压为10kV。10kV出线:单母线分段接线，最终24回出线。
3 结语
在土地供给紧张的大形势下，城区变电站建设用地愈发困难，设计布置优化是必要的。总平面布置是一项综合性的设计工作，政策性、科学性强，涉及的面广，需要考虑的问题也很多，因此，要从全局出发，全面地、辩证地对待各方面的要求，协调各专业间的密切配合，共同研讨，权衡利弊。总平面布置应从实际情况出发，因地制宜，努力创新，提高设计水平，要重视每个工程的具体特点，深入现场调查研究，搜集必要的基础资料，通过多方面技术经济比较，选择占耕地少、投资省、建设快、运行安全经济、方便生活的最佳布置方案。
参考文献：
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[3]李佳新，王国伟.关于110kV变电站电气设计方案的探讨[J].新疆电力科技，2010，（10）187-188.
论文作者:施荟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/11
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