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[摘 要]文章主要结合工程实例，针对110kV变电站一次部分设计要点进行了分析，主要从电气主接线的设计、主接线设备的选择、变电站布置方式等方面进行了研究，旨在类似工程的设计提供参考借鉴。
[关键词]110kV变电站；一次部分；电气主接线；布置方式
中图分类号：F667 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0072-01
目前，变电站电气一次设计的内容主要包括变压器、发电机、隔离开关、断路器、输电线路和电力电缆等设备。配电、输电、发电的过程中是依靠电气一次设备之间的相互连接构成的。随着电力市场的改革发展，发电企业对于电气一次设备的性能、安全性和稳定性以及施工的安全和质量等各方面的要求也越来越高。本文通过工程实践，论述110kV变电站一次部分设计要点。
1 工程概述
某厂新建变电站，位于城市工业园区的中心地段，主要包括110kV、35kV和10kV三个电压等级。110kV为终端站供电，35kV为附近的冶炼厂供电，10kV为附近农村用电，因此，变电站负荷需求量大。在可研设计中，选用3台变压器，110kV采用双母线接线，进线 8 回；35kV、10kV 均采用单母分段（即2分段、3段母线）的接线形式，35kV、10kV出线均为10回；110kV 采用户外普通中型布置，35kV、10kV均采用户内成套配电装置。
2 电气主接线的设计
变电站主接线110kV采用双母线接线，因此考虑了变压器台数为3台，且110kV回路数比较多；并综合考虑工业园区开发规模的不确定性。负荷难以预测等诸多因素后确定的，特别是考虑了双母线接线易于扩建的特点。
35kV、10kV主接线则是基于户内布置，如采用双母线接线不利于柜体检修时安全性及方便性，故采用单母分段接线；35kV高压配电室内没有用裸露的铜母线，架空进线柜和6面出线柜均采用共箱母线（其余4回采用电缆出线），10kV进线柜和出线柜均采用电缆，室内无交叉母线，显得简捷、美观。
3 主接线设备的选择
3.1 主变压器
（1）变电站变压器按5～10年电力系统发展规划或电力负荷的发展计划考虑，并根据资金和负荷发展的状况来决定变电所的分期建设，容量根据用户负荷重要性的不同，负荷对电源供电可靠性程度的需求，至少保证1台主变压器因故障或停电检修时，其余主变压器容量不小于全部负荷的70%，并在允许的时间内具有向一级和二级负荷供电的能力。
（2）变电站主要考虑系统短路容量、送出回路数、故障后的转移能力。最终确定变电站终期主变3台，本期2台，变压器选择SFSZ11-50000节能型有载调压变压器，并在110kV和35kV進行调压，高压侧调压范围为 110±8×1.25%，共分17个档进行调节，中压侧调压范围为38.5±2×2.5%，共分5个档进行调节。有载开关选用真空型有载调压分接开关，带SHM-1电动机构，档位控制器为HMK-7。
（3）变压器阻抗值的选取从两方面考虑，一方面从降低变压器电压调整率和减少内部有功、无功损耗方面考虑，变压器的短路阻抗应尽可能小；另一方面为降低短路电流和控制变压器各侧系统的短路容量，变压器的短路阻抗宜适当增大。基于这两方面的考虑，变电站变阻抗值最终选择为高压-中压：10.5%，高压-低压：17.5%，中压-低压：6.5%。
3.2 断路器
变电站110kV高压断路器选用六氟化硫断路器，六氟化硫断路器与少油断路器相比，具有断流容量大、全分断时间短、维护工作量小的特点。以同一厂家生产的两型断路器比较，少油断路器全开断时间为≤0.07S，额定开断电流有15.8、21、25kA三种规格，配用液压操作机构；六氟化硫断路器全开断时间≤0.06S，额定开断电流有31.5、40、50kA三种规格。二者最大的区别是六氟化硫断路器连续开断电流次数高达20次。厂家资料中无少油断路器连续开断电流次数的数据，其检修维护量大，其每年每台检修时间需5～7d。
3.3 隔离开关
（1）隔离开关接地刀闸的配置。根据《电力工程电气设计手册》中接地刀闸配置的有关规定，110kV每个间隔中的两组母线侧隔离开关，一台不带接地刀闸，另一台在断路器侧带接刀闸。变压器侧隔离开关配双接地刀；母线避雷器、电压互感器设计共用一组带双接地刀闸的隔离开关。
（2）隔离开关的选型。变电站选用 GW14型隔离开关，其结构为水平双柱形结构，其两个支柱绝缘子固定在基座两端轴承座上，以接头和连杆相联，水平旋转时转动其中一个支柱绝缘子，同时牵动另一个支柱绝缘子反向转动，使触刀分开或闭合，支柱绝缘子转动角度约90°，三相联动时，各极间用连杆联动。全站选择该型隔离开关与整个系统一致，为以后隔离开关的检修、维护提供便利。
3.4 35kV高压配电设备
35kV高压配电设备选用固定式高压成套配电装置，可研时曾考虑选用移开式开关柜，设计时考虑到配电装置体积、重量较大，手车的互换性不够理想，采用移开式设备的意义不大，故改为固定式开关。
（1）柜体。该柜体柜前设置了主母线及隔离开关、断路器室、继电保护室等，主母线及母线隔离开关室在该柜上方，和后柜隔离隔开，断路器室设置在前柜下方。柜后用螺栓与柜前相连，架空时出线从后柜顶部通过，该柜还可以安装电压互感器或避雷器，联络母线和电缆安装在此柜，后柜用螺栓固定，若带电显示器提示没电，可打开后门，该柜体检修时，其安全性能较高。并能实现开关柜的五防功能。
（2）断路器。柜内配置是固封式真空断路器，采用免维护的固封式真空极柱，将真空灭弧室及一次主导电回路等其它零部件用环氧树脂材料固封形成强绝缘、高机械强度的极柱，避免了恶劣运行环境对一次回路外绝缘的影响，实现了完全免维护。其模块化的弹簧操动机构：具有性能可靠、机械运动小、结构简单、工艺性能好的特点，而且可适用于各种恶劣的工作环境中。且超低阻型真空灭弧室，满足了大电流运行情况下VEP断路器对温升的要求并降低了电能损耗。 3.5 10kV高压配电设备
10kV高压配电设备选用移开式高压成套配电装置。开关柜由固定的柜体和可抽出部件两大部件组成，开关设备柜体的外壳和各功能单元的隔板均采用敷铝锌钢板栓接而成。开关柜可安装成双重柜并列；即安装成背靠背或面对面双排排列。开关柜的安装与调试均可在上面进行，所以开关柜可以靠墙安装，靠墙安装的最大优点可节省占地面积，另外开关柜又可不靠墙安装，即双面维护型，二者内部结构布置是不一致的，双面维护型其优点是维护方便。变电站选择的是双面维护型 其柜内配置断路器和35kV配置一致，选用的是VEP-12kV固封式真空断路器。
4 变电站布置方式
变电站配电装置布置只要包括110kV、35kV及10kV三种布置方式：
（1）110kV配電装置布置。110kV户外配电装置采用软母线普通中型布置方式，钢筋混凝土架构。共13个间隔，每个间隔宽8m，其中进线间隔8个，变压器间隔3个，母联间隔1个，避雷器、电压互感器共用1个间隔。变压器进线间隔和母联间隔，其母线上方有进出线门型架至变压器门型架间的钢芯铝绞线，跨距达27.5 m。为控制上、下导线间的距离，计算门型架的受力，设计时进行了导体力学计算。根据工程地点，气象参数，计算了最高温度、最大荷载和最大风速，单相上有人检修条件下的水平拉力，以及不同温度下施工安装曲线数据，为土建专业进行构架设计及施工时控制弧垂提供了可靠数据。
（2）35kV高压配电室布置。35kV配电装置户内一字形布置，共安装20面开关柜（本期安装14面，备用6面）。共10回出线，回采用向西方向架空出线，回采用开关柜电缆出线转架至北方向出线，所有架空进出线在户内部分均采用共箱封闭母线，由开关柜生产厂家统一制造，保证外形及色彩的一致性。
（3）10kV高压配电室布置。10kV高压配电室与35kV高压配电室连体布置，呈一字形，户内双列布置，共安装26面开关柜（本期安装18面，备用8面）。共10回出线，6回采用电缆出线转架至西方向出线，4回采用电缆出线转架至北方向出线。
5 结束语
综上所述，变电站电气一次设计的合理性、经济性是衡量变电站质量的重要参数。在满足规范性要求的前提下，设计人员要在进行方案确立和设备选型时，考虑设计成果在实际工况条件下的适用性和合理性，同时也需考虑为业主节省建设资金和方便设备设施的运行维护，从中不断优化电网结构、满足城市用电负荷的增长的需求。
参考文献
[1]覃予春.35kV变电站电气一次部分设计技术分析[J].科学之友，2010（14）.
[2]刘胜男.浅谈110kV变电站电气一次系统设计[J]. 科技信息，2012（27）.
[关键词]110kV变电站；一次部分；电气主接线；布置方式
中图分类号：F667 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0072-01
目前，变电站电气一次设计的内容主要包括变压器、发电机、隔离开关、断路器、输电线路和电力电缆等设备。配电、输电、发电的过程中是依靠电气一次设备之间的相互连接构成的。随着电力市场的改革发展，发电企业对于电气一次设备的性能、安全性和稳定性以及施工的安全和质量等各方面的要求也越来越高。本文通过工程实践，论述110kV变电站一次部分设计要点。
1 工程概述
某厂新建变电站，位于城市工业园区的中心地段，主要包括110kV、35kV和10kV三个电压等级。110kV为终端站供电，35kV为附近的冶炼厂供电，10kV为附近农村用电，因此，变电站负荷需求量大。在可研设计中，选用3台变压器，110kV采用双母线接线，进线 8 回；35kV、10kV 均采用单母分段（即2分段、3段母线）的接线形式，35kV、10kV出线均为10回；110kV 采用户外普通中型布置，35kV、10kV均采用户内成套配电装置。
2 电气主接线的设计
变电站主接线110kV采用双母线接线，因此考虑了变压器台数为3台，且110kV回路数比较多；并综合考虑工业园区开发规模的不确定性。负荷难以预测等诸多因素后确定的，特别是考虑了双母线接线易于扩建的特点。
35kV、10kV主接线则是基于户内布置，如采用双母线接线不利于柜体检修时安全性及方便性，故采用单母分段接线；35kV高压配电室内没有用裸露的铜母线，架空进线柜和6面出线柜均采用共箱母线（其余4回采用电缆出线），10kV进线柜和出线柜均采用电缆，室内无交叉母线，显得简捷、美观。
3 主接线设备的选择
3.1 主变压器
（1）变电站变压器按5～10年电力系统发展规划或电力负荷的发展计划考虑，并根据资金和负荷发展的状况来决定变电所的分期建设，容量根据用户负荷重要性的不同，负荷对电源供电可靠性程度的需求，至少保证1台主变压器因故障或停电检修时，其余主变压器容量不小于全部负荷的70%，并在允许的时间内具有向一级和二级负荷供电的能力。
（2）变电站主要考虑系统短路容量、送出回路数、故障后的转移能力。最终确定变电站终期主变3台，本期2台，变压器选择SFSZ11-50000节能型有载调压变压器，并在110kV和35kV進行调压，高压侧调压范围为 110±8×1.25%，共分17个档进行调节，中压侧调压范围为38.5±2×2.5%，共分5个档进行调节。有载开关选用真空型有载调压分接开关，带SHM-1电动机构，档位控制器为HMK-7。
（3）变压器阻抗值的选取从两方面考虑，一方面从降低变压器电压调整率和减少内部有功、无功损耗方面考虑，变压器的短路阻抗应尽可能小；另一方面为降低短路电流和控制变压器各侧系统的短路容量，变压器的短路阻抗宜适当增大。基于这两方面的考虑，变电站变阻抗值最终选择为高压-中压：10.5%，高压-低压：17.5%，中压-低压：6.5%。
3.2 断路器
变电站110kV高压断路器选用六氟化硫断路器，六氟化硫断路器与少油断路器相比，具有断流容量大、全分断时间短、维护工作量小的特点。以同一厂家生产的两型断路器比较，少油断路器全开断时间为≤0.07S，额定开断电流有15.8、21、25kA三种规格，配用液压操作机构；六氟化硫断路器全开断时间≤0.06S，额定开断电流有31.5、40、50kA三种规格。二者最大的区别是六氟化硫断路器连续开断电流次数高达20次。厂家资料中无少油断路器连续开断电流次数的数据，其检修维护量大，其每年每台检修时间需5～7d。
3.3 隔离开关
（1）隔离开关接地刀闸的配置。根据《电力工程电气设计手册》中接地刀闸配置的有关规定，110kV每个间隔中的两组母线侧隔离开关，一台不带接地刀闸，另一台在断路器侧带接刀闸。变压器侧隔离开关配双接地刀；母线避雷器、电压互感器设计共用一组带双接地刀闸的隔离开关。
（2）隔离开关的选型。变电站选用 GW14型隔离开关，其结构为水平双柱形结构，其两个支柱绝缘子固定在基座两端轴承座上，以接头和连杆相联，水平旋转时转动其中一个支柱绝缘子，同时牵动另一个支柱绝缘子反向转动，使触刀分开或闭合，支柱绝缘子转动角度约90°，三相联动时，各极间用连杆联动。全站选择该型隔离开关与整个系统一致，为以后隔离开关的检修、维护提供便利。
3.4 35kV高压配电设备
35kV高压配电设备选用固定式高压成套配电装置，可研时曾考虑选用移开式开关柜，设计时考虑到配电装置体积、重量较大，手车的互换性不够理想，采用移开式设备的意义不大，故改为固定式开关。
（1）柜体。该柜体柜前设置了主母线及隔离开关、断路器室、继电保护室等，主母线及母线隔离开关室在该柜上方，和后柜隔离隔开，断路器室设置在前柜下方。柜后用螺栓与柜前相连，架空时出线从后柜顶部通过，该柜还可以安装电压互感器或避雷器，联络母线和电缆安装在此柜，后柜用螺栓固定，若带电显示器提示没电，可打开后门，该柜体检修时，其安全性能较高。并能实现开关柜的五防功能。
（2）断路器。柜内配置是固封式真空断路器，采用免维护的固封式真空极柱，将真空灭弧室及一次主导电回路等其它零部件用环氧树脂材料固封形成强绝缘、高机械强度的极柱，避免了恶劣运行环境对一次回路外绝缘的影响，实现了完全免维护。其模块化的弹簧操动机构：具有性能可靠、机械运动小、结构简单、工艺性能好的特点，而且可适用于各种恶劣的工作环境中。且超低阻型真空灭弧室，满足了大电流运行情况下VEP断路器对温升的要求并降低了电能损耗。 3.5 10kV高压配电设备
10kV高压配电设备选用移开式高压成套配电装置。开关柜由固定的柜体和可抽出部件两大部件组成，开关设备柜体的外壳和各功能单元的隔板均采用敷铝锌钢板栓接而成。开关柜可安装成双重柜并列；即安装成背靠背或面对面双排排列。开关柜的安装与调试均可在上面进行，所以开关柜可以靠墙安装，靠墙安装的最大优点可节省占地面积，另外开关柜又可不靠墙安装，即双面维护型，二者内部结构布置是不一致的，双面维护型其优点是维护方便。变电站选择的是双面维护型 其柜内配置断路器和35kV配置一致，选用的是VEP-12kV固封式真空断路器。
4 变电站布置方式
变电站配电装置布置只要包括110kV、35kV及10kV三种布置方式：
（1）110kV配電装置布置。110kV户外配电装置采用软母线普通中型布置方式，钢筋混凝土架构。共13个间隔，每个间隔宽8m，其中进线间隔8个，变压器间隔3个，母联间隔1个，避雷器、电压互感器共用1个间隔。变压器进线间隔和母联间隔，其母线上方有进出线门型架至变压器门型架间的钢芯铝绞线，跨距达27.5 m。为控制上、下导线间的距离，计算门型架的受力，设计时进行了导体力学计算。根据工程地点，气象参数，计算了最高温度、最大荷载和最大风速，单相上有人检修条件下的水平拉力，以及不同温度下施工安装曲线数据，为土建专业进行构架设计及施工时控制弧垂提供了可靠数据。
（2）35kV高压配电室布置。35kV配电装置户内一字形布置，共安装20面开关柜（本期安装14面，备用6面）。共10回出线，回采用向西方向架空出线，回采用开关柜电缆出线转架至北方向出线，所有架空进出线在户内部分均采用共箱封闭母线，由开关柜生产厂家统一制造，保证外形及色彩的一致性。
（3）10kV高压配电室布置。10kV高压配电室与35kV高压配电室连体布置，呈一字形，户内双列布置，共安装26面开关柜（本期安装18面，备用8面）。共10回出线，6回采用电缆出线转架至西方向出线，4回采用电缆出线转架至北方向出线。
5 结束语
综上所述，变电站电气一次设计的合理性、经济性是衡量变电站质量的重要参数。在满足规范性要求的前提下，设计人员要在进行方案确立和设备选型时，考虑设计成果在实际工况条件下的适用性和合理性，同时也需考虑为业主节省建设资金和方便设备设施的运行维护，从中不断优化电网结构、满足城市用电负荷的增长的需求。
参考文献
[1]覃予春.35kV变电站电气一次部分设计技术分析[J].科学之友，2010（14）.
[2]刘胜男.浅谈110kV变电站电气一次系统设计[J]. 科技信息，2012（27）.