110kV变电站设计技术

２００９年第１０期沿海企业与科技ＮＯ．１０，２００９ｆ！望箜！！兰塑２￡Ｑ△鲤△坠星盟！垦基￡壁！曼垦曼△奠坠曼￡ｇ盟ｇ量鱼堡￡旦盟Ｑ圣Ｑ￡疆！ｇ坠翌坚！垒丛！曼！！塑Ｑ：！！兰２

１１０ｋＶ变电站设计技术

张新辉

［摘要］文章对市区１１０ｋＶＧＩＳ变电站主接线、平面布置、主变参数、无功补偿、中性点接地方式、灾灾报警、交直流系统等方面的技术原则进行论述。

［关键词］变电站；设计；技术

［作者简介］张新辉，广东电网公司惠州大亚湾供电局电气工程师，研究方向：输变电工程施工管理，广东惠州，５１６０８１

［中图分类号］ＴＭ６３［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７－７７２３（２００９）１０－０１５８－０００３

一、电网结线

城网由送电线路、高压配电线路、中压配电线路以及联络各级电压线路的变、配电站组成。电网结线的要点如下：

（１）各级电压电网结线应标准化；

（２）高压配电网结线力求简化；

（３）下一级电网应能支持上一级电网。

按国家标准，电网的标称电压为送电电压２２０ｋＶ，高压配电电压１１０（６３，３５）ｋＶ，中压配电电压１０ｋＶ，低压配电电压３８０／２２０Ｖ。

根据采用架空线或电缆及变电站中变压器的容量和台数，选择结线。变电站结线要尽量简化，采用架空线路时，以两回路为宜，采用电缆线路时可为多回路。不论采用架空线还是电缆，当线路上Ｔ接或环入３个及以上变电站时，线路宜在两侧有电源，但正常运行时两侧电源不并列。高压配电变电站中压出线开关停用时，应能通过中压电网转移负荷，对用户不停电；高压配电变电站之间的中压电网应有足够的联络容量，正常时开环运行，异常时能转移负荷；严格控制专用线和不带负荷的联络线，以节约走廊和提高设备利用率。

二、主变参数

（一ｊ主变台数和容量

变电站配置２台或以上变压器，当一台故障停运时，其负荷自动转移至正常运行的变压器，此时变压器的负荷不应超过其短时容许的过载容量，以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移至中压电网。符合这种要求的变压器运行率可用下式计算：

Ｔ＝（Ｋ×Ｐ（Ｎ—１），Ｎ×Ｐ）×１００％

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式中：Ｔ＝变压器运行率；

Ｋ＝变压器短时的容许过载率；

Ｎ＝变压器台数；

Ｐ＝单台变压器额定容量。

其中变压器短时允许的过载率应根据制造厂提供的数据，参照该变压器预计的全年实际负荷曲线，以过载而不影响变压器的寿命为原则来确定，一般可取过载率为１．３，过载时间为２ｈ，计算结果为：当Ｎ＝２时，Ｔ＝６５％；Ｎ＝３时，Ｔ＝８７％（近似值）。

长期以来市区变电站一般设置２台主变压器，随着城区负荷密度的增加，出现３台主变设计方式。变电站主变台数应根据供电区域负荷密度而定，市区内１１０ｋＶ供电半径宜取２ｋｉｎ，供电范围为４ｋｍ２，当负荷密度为２０ＭＷ／ｋｍ２及以上时，３台主变设计方式是合理的，此时主变利用率为８６％，大大减少了变电站布点。

（二）短路阻抗值

根据《城市电力网规划设计导则》，各级电网的规划短路容量为：’１１０ｋＶ２０ｋＡ

１０ｋＶ１６ｋＡ

变压器阻抗值的选择，与系统短路容量、变压器额定容量密切相关。据统计，目前１１０ｋＶ电网短路容量距２０ｋＡ尚有一定的距离，但随着１１０ｋＶ主变容量的不断增大，１０ｋＶ短路容量已经接近甚至超过了１６ｋＡ，因此高阻抗变压器开始得到应用。

（三）分接头选择

主变分接头应根据电网电压水平选择，根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》，１１０ｋＶ电源最高电压取１１０（１＋７％）ｋＶ，最低电压取１１０

万方数据

（１—３％）ｋＶ，１０ｋＶ母线电压合格范围为１０—１０１７ｋＶ。负荷高峰时１０ｋＶ母线上投入无功补偿。为保证１０ｋＶ母线电压在合格范围内，应采用有载调压变压器。经计算变压器分接范围选择１１０４－８×１．２５％１１０．５ｋＶ能满足调压要求。

（四）变压器结线

１０ｋＶ环网供电后，相位应保持一致，因此变压器结线应保持一致。目前１１０１１０ｋＶ变压器大部分采用ｙ／Ａ结线，有载调压开关装在高压侧。

三、变电站主接线

（一）１０ｋＶ主接线

随着电网结构的改善，变电所主接线有逐渐简化的趋势，普遍采用桥型接线。相比其他主接线，桥型接线简单，投资节约，运行操作方便，适合于无人值班，在１０ｋＶ网络较为完善，主变容量能满足需求时应尽量采用。１１０ｋＶ进线侧可装设单相电压互感器，线路隔离开关的带电闭锁采用其余两相“高压带电显示闭锁装置”。

当变电所距电源侧较近，经技术经济比较合理时，可不设断路器，主变故障时直接跳出原侧开关。随着变电所３台主变的出现，１１０ｋＶ主接线出现了扩大桥模式。扩大桥接线的好处是每一变电所只需两回进线，适用于输电线路比较紧张的情况，（尤其适用于市区１１０ｋＶ变电站），因此３台主变应尽量采用扩大桥接线。

（二）１０ｋＶ主接线

每台主变带８—１０回出线，采用单母线分段接线。当采用手车柜（中置柜）时，应不设旁路母线。但手车柜（中置柜）对于金加工工艺要求较高，应注意选用质量较好的设备。

四、１０ｋＶ中性点运行方式

我国１０ｋＶ配电网大部分采用中性点不接地方式，它的最大优点是发生单相接地故障时并不中断向用户供电。随着配电网的扩大，电缆线路的增多，电网对地电容电流大幅度上升，直接威胁着电力系统的安全运行。根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，电容电流超过１０Ａ时中性点应改为消弧线圈接地。消弧线圈的调节采用微机自动跟踪补偿装置。为节省占地面积及减少开关框数量，采用变电站的站用电兼消弧线圈装置。

五、过电压保护

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，变电站应设有防止直击雷、反击和雷电波侵入的过电压保护措施。半户内变电站（变压器布置于室外）采用设独立避雷针对变电站进行保护，全户内变电站（变压器布置于室内）在离变压器主接地线小于１５ｍ的配电装置，当土壤电阻率大于３５０Ｑ?ｍ时，不允许屋顶装设避雷针、避雷带，如不大于３５０Ｑ?Ｉｎ时，屋顶装设避雷针、避雷带则应增加站区占地面积，采用１１０ｋＶ高压电缆进变压器室，并采用相应的防止反击措施。因此，在寸土寸金的市区，增加站区占地面积和１１０ｋＶ配电电装置进出线全部采用１１０ｋＶ高压电缆，此方案会比全户内变电站（变压器布置于室内）采用设独立避雷针对变电站进行保护大大增加投资。１１０ｋＶ进线无电缆段的ＧＩＳ变电站，在ＧＩＳ管道与架空线路的连接处，应装设金属氧化物避雷器（ＦＭ０１），其接地端与管道金属外壳连接。１１０ｋＶ进线有电缆段的ＧＩＳ变电站，在电缆段与架空线路的连接处应装设金属氧化物避雷器（ＦＭ０１），其接地端与电缆金属外皮连接。对三芯电缆，末端金属外皮应与ＧＩＳ管道外壳连接接地；对单芯电缆，应经金属氧化物电缆护层保护器接地（ＦＣ）。

六、接地

变电站接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极，主接地网采用一５０×５镀锌扁钢，变电站主接地网的接地电阻应不大于０．５欧姆。考虑到微机保护监控系统对接地要求较高，二次设备室及１０ｋＶ二次电缆沟接地采用５０×５铜排。１１０ｋＶＧＩＳ配电室也需采用铜排接地，ＧＩＳ配电室布置于室内楼板时，其座下的钢筋混凝土地板中的钢筋应焊接成网，并和环形接地母线相连接，接地线与ＧＩＳ接地母线应采用螺栓连接方式。

七、保护监控

无人值班变电站设计与常规变电所最大的不同点在于二次监控设备必须满足现场无人值班要求，而监控方式通常有两种模式：

（１）采用综合自动化系统；

（２）采用常规二次保护加ＲＴＵ。

应该说，两者都能满足无人值班的要求，后者结构简单、造价低廉，但采用综合自动系统技术上更先进，集成化程度更高，更易于做成面向对象的层次结构，从技术上讲是发展方向。随着计算机技术、自动控制技术的不断完善和成熟，综合自动化设备性能Ｅｌ趋稳定，价格逐渐下调，应作为新建变电所的首选系统，而后者可以作为老变电所改造用。采用综合自动化，就应该采用分布式结构（１０ｋＶ保护装置安装在开关柜上），以充分发挥其

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万方数据

功能，减少二次电缆，降低价格，但分布式保护装置应解决配电装置室的散热通风及电磁干扰问题。另外，为了运行维护方便，变电站遥测、遥信、遥控量和当地显示量应按《无人值班变电所设计规程》进行设置，加以统一化、标准化。

八、交流所用电和直流系统

（一）交流所用电

变电所宜设置２台所用变压器，供电可靠性要求高，现场检修设备多且功率大，因此，容量为１００—２００ｋＶＡ。当变电所设置３台主变时分别接人＃１、＃３主变低压侧母线，设置２台主变时则分别接入其低压侧母线。所用电采用中性点直接接地ＴＮ系统，额定电压３８０／２２０Ｖ，采用单母线分段接线。

（二）直流系统

直流电源宜采用～组２００Ｖ蓄电池，容量应满足全所事故停电２ｈ的放电容量，一般为１００ＡＨ单母线接线。蓄电池组宜采用性能可靠、维护量少的蓄电池，如阀控式密封铅酸蓄电池等。直流系统应具有自动调节功能，充电装置实现智能化实时管理，并应设置一套微机直流接地监测装置。

九、建筑物

变电站站址标高应高于频率为２％洪水位，变电站土建应采用联合建筑并按最终规模一次建成，建筑物的建筑风格、外墙面装修与周围环境相协调，内装修应简化实用。建筑物不宜设通长窗，如城市规划要求或采光需要底层可设置假窗或高窗。变电站的防震、消防、通风应符合国家有关规定。

十、结论

（１）变电站主接线应力求简化，宜优先采用桥式或扩大桥接线。

（２）城市变电站宜设置２台主变，当负荷密度为２０ＭＷ／ｋｍ２及以上时可设置３台主变。

（３）为保证１０ｋＶ母线电压在合格范围内，应采用有载调压变压器。

（４）变电站无功补偿宜取主变容量的１／４—１／６。

（５）变电站优先采用全户内布置。

（６）１１０ｋＶ应尽量采用屋内ＧＩＳ结构。

（７）１０ｋＶ系统应采用消弧线圈接地，消弧线圈的调节采用微机自动跟踪补偿装置。

（８）新建变电站监控装置应优先采用综合自动系统，保护装置应采用分布式结构。

（９）直流系统宜设一组１００ＡＨ蓄电池组，交流站用电宜设置２台，站用变压器应与接地变相结合。

（１０）建筑物装修应简单实用，布置上尽量减少占地面积和建筑面积。

（上接第１６２页）升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程；（４）灌注水下混凝土前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。

（三）桩底沉渣量过大

原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。

处理：（１）认真检查，采用正确的测绳；（２）一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。

六、结论

在该电厂桩基施工中，针对不同的地质情况制定了相应的方案和技术措施，并在过程中坚持做到：

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一是检查施工工艺是否适合于施工的实际情况，采取了什么质量保证措施。

二是对施工记录进行审查，要求施工单位认真做好成孔记录与灌注记录，认真分析记录中出现的机械故障或其他原因及孔内异常情况对整个桩基质量的影响，并进行推断后及时作出有效的处理方法。

三是指定专人全过程检查、协调相关配合部门，保证所有工序的连续性，从而使整个桩基工程得以顺利实施。所完成的各单位工程，桩基的检测按《基桩低应变检测规程》ＪＧＪ厂玛３—９５和桩基检测相关规定的要求进行低应变检测和钻芯法检测。经过检测，全场桩基合格率达９９．８％以上。

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110kV变电站设计技术

作者：张新辉

作者单位：广东电网公司惠州大亚湾供电局,广东惠州,516081

刊名：

沿海企业与科技

英文刊名：COASTAL ENTERPRISES AND SCIENCE & TECHNOLOGY

年，卷(期)：2009，""(10)

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