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摘 要：随着城区用电负荷的不断增长，部分变电站主变容量已接近满载甚至已超载运行，为解决该类问题，通常对变电站采用增容扩建或改建以提高其供电可靠性和稳定性，满足用户的需求。本文将某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工程概况
某待扩建110kV变电站设计终期规模为2台主变压器，容量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。
2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。凡有两台及以上主变的变电站，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。
S-三相;Z-有载调压;40000-额定容量（kVA）;110-额定电压（kV）。
3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。10kV侧：可采用的主接线方式有单母线接线，单母线分段接線以及双母带旁路接线。根据《电力工程电气设计手册电气一次部分》所述，有可能停电检修断路器，并且10kV侧所有用户都为单回路供电，可不设旁路母线。因此10kV侧接线方式确定为单母线分段接线方式。本次需新增设10kV#2主变间隔，10kV母联间隔，无功补偿装置2套。
4主要电气设备的选择
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4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。负荷所需补偿的最大容性无功量计算式为：
式中：Qcf，m-负荷所需补偿的最大容性无功量（kVar）;Pfm-母线上的最大有功负荷（kW）;准1-补偿前最大功率因数角;准2-补偿后最大功率因数角;Qcfo-补偿前后每kW有功负荷所需补偿的容性无功量（kVar/kW）。
5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。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]李艳.浅析变电站改建工程电气一次设计[J].云南电力技术，2010，38（1）：42～43.
[2]黄兴.变电站改扩建过程中电气一次设计的探讨[J].科技创新与应用，2015，7（11）：169.[3]潘爱强.变电站改建中的变电一次设计[J].通讯世界，2015（18）：108～109.
关键词：110kV变电站;变压器;电气主接线;电气设备;防雷接地
1工程概况
某待扩建110kV变电站设计终期规模为2台主变压器，容量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。
2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。凡有两台及以上主变的变电站，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。
S-三相;Z-有载调压;40000-额定容量（kVA）;110-额定电压（kV）。
3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。10kV侧：可采用的主接线方式有单母线接线，单母线分段接線以及双母带旁路接线。根据《电力工程电气设计手册电气一次部分》所述，有可能停电检修断路器，并且10kV侧所有用户都为单回路供电，可不设旁路母线。因此10kV侧接线方式确定为单母线分段接线方式。本次需新增设10kV#2主变间隔，10kV母联间隔，无功补偿装置2套。
4主要电气设备的选择
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4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。负荷所需补偿的最大容性无功量计算式为：
式中：Qcf，m-负荷所需补偿的最大容性无功量（kVar）;Pfm-母线上的最大有功负荷（kW）;准1-补偿前最大功率因数角;准2-补偿后最大功率因数角;Qcfo-补偿前后每kW有功负荷所需补偿的容性无功量（kVar/kW）。
5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。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]李艳.浅析变电站改建工程电气一次设计[J].云南电力技术，2010，38（1）：42～43.
[2]黄兴.变电站改扩建过程中电气一次设计的探讨[J].科技创新与应用，2015，7（11）：169.[3]潘爱强.变电站改建中的变电一次设计[J].通讯世界，2015（18）：108～109.