110KV智能GIS变电站设计

110KV智能GIS变电站设计
摘要：随着我国经济的快速发展，110千伏电压等级电网逐步完善，110千
伏变电站建设规模大幅增加。

根据新的设计理念，合理规划、优化设计、土地压
缩和合理利用，以及技术经济方案的合理性，已经成为越来越重要的指标。

因此，电力部门要逐步研发出一套配电网辅助规划系统，如此以来不但能够大幅度提高
电网工程设计人员的工作效率，还能从整体上提高配电网规划的科学决策水平，
这对于现代经济建设来说，具备极高的价值和意义，完善良好的变电站规划结果
能够提高电力网络投资供电的可靠性，使其经济运营性进一步优化。

关键词：110kV；智能变电站；电气设计；
一、GIS变电站的优点
节约土地、占地面积小、技术先进、运行可靠。

GIS变电站
解决了隔离开关的运行可靠性难题。

在AIS变电站内户外高压隔离开关是受环境
和气候影响最大的电气设备之一。

由于恶劣的条件，几年过去后，风、雨、雪、霜、太阳、热、灰尘、盐雾、污秽、鸟虫等环境和气候条件，容易导致隔离开关
发生机械或电气故障，接触表面积灰污染，腐蚀，复合膜的表面接触电阻增加，
温度太高。

根据操作经验，户外隔离开关的工作电流如果额定电流为70%，一般
会过热。

随着设备的老化和电力负荷的增加，隔离开关所造成的停电事故不断发生，并在上升，威胁到电力系统的运行安全。

GIS采用全SF6密封的隔离开关，
从根本上避免了大气条件对触头的影响，可保证在长期运行中不会因接触电阻升
高导致触头过热，解决了隔离开关的运行可靠性。

维护方便。

GIS基本属于免维
护设备，检修周期长、维护工作量小。

设备一般仅要求5～7年进行一次预防性
实验。

断路器和隔离开关的操动机构都可以进行整体更换，一次设备可分相整体
更换[1]。

二、电气设备的选择
（一）确定低压无功补偿配置
相关技术人员在开展电容器量级选取的过程当中，可根据新建110千
伏变压器的无功补偿结果进行设计。

在变电站工程项目建设设计内容当中，每台
变压器都要配置与其相匹配的电容器，这类电容器都要保持5×8MVar的大小，
至于中期安装的低压电容器，其规格要设定在3×5×8。

各个部分的电容器设置
完毕之后，通过检测分析能够得知电容器引发的波动大小通常为0.12％，这并不
符合我国关于电压波动值的鉴定标准。

在导线截面面积确定过程中，大多数110
千伏变电站的线路，其导线截面面积要高于2×400mm2，但在用电负荷较大的地
区当中，其线路的导线截面会进一步增大。

在各类变电站工程建设期间，新建变
电站同原有变电站远期能够达到的总量为1060MVA。

建设完毕的变电站，每回线
路输送电荷的容量也会达到540MVA，在其首期当中共建设三回，在其中一回电源
线出现技术问题时，该回路就不能持续的供电，剩余两回的输送电量就会达到1080MVA，你要能够满足远期供电量的切实需求[2]。

（二）110kV变电站接地设计
当前，我国大多数变电站的主要接地方式为水平接地模式，另外还会为其设
置垂直接地体。

使其共同组成变电站的混合接地网络。

但是由于变电站大门以及
各电力设施所在区，其入口位置通常会潜伏极为危险的风险隐患，所以其接地设
置的完善设计工作是极为重要的。

在变电站工程项目建设期间，要将独立避雷装
置单独接地处理和设置，而其他集中避雷装置则要采用集中接地方法。

在避雷针
接地过程当中，避雷针和建筑的空气间隔要大于5米，并且接地距离也要大于三米。

鉴于变电站的运行过程较为特殊，周围环境也较为复杂，触电事故以及火灾
等风险的发生率极高。

在接地装置设置之外，还要有效降低接地电阻，这里使用
到的方法，要采用本地接地或者添加降阻材料的手段。

（三）110kV变电站防雷与照明设计
针对110千伏高压网络变电站的防雷设计工作，在室外配电装备设置完毕之后，还要考虑此外设置独立的避雷针，避免直击雷对变电设备带来的影响和破坏。

针对室内的配件装备，应当在变电站的楼顶安装避雷针，并在顶层大范围铺设避
雷带，确保整个变电站的避雷效果能够达到设计需求。

鉴于变电站内部环境较为
封闭，且运行持续不断，所以为其提供照明设备是极为重要的，尤其是室外、房
间以及走廊环境当中，都要配置相应的照明设备，确保工作人员能够顺利完成各项工作。

在照明设计开展期间，可选择投光灯作为室外配电设备，并根据不同场地规划照明设备检修方案，除此之外还要在道路两旁设置专用路灯，确保工作人员的设备操作以及后期监视巡视工作的顺利开展，以充分发挥出各类照明设施的功能和价值[3]。

三、促进110kv变电站设计方案优化的策略
（一）注重110kv变电站设计人才的培养
现代化的110千伏变电站设计工作，技术难度不断提高，工作量也在进一步扩大，这就极大的增加了专业化设计人才的需求量。

因此，有关部门要充分重视110千伏变电站设计人才的培养工作，定期展开行业内部的职业技术培训，并将110千伏变电站设计工作融入到我国的教育体系当中，逐步建立起变电站设计专业，为电力行业的发展提供优秀的技术人才，为其注入源源不断的活力和动力[4]。

（二）积极建立健全变电站设计方案审查体系
在变电站工程建设初期，要组织组建专业的技术人员以及变电站设计工作较为丰富的人员，打造一支专业化的变电站设计方案审查小组，针对每一套110千伏变电站设计方案进行审查工作，对其经济性，合理性以及科学性进行全面的审查，避免在变电站设计方案当中存在问题和缺陷。

四、新技术在智能化变电站的应用
（一）电气设备绝缘在线监测系统。

绝缘监测是指在电气设备运行中使用，正常信号和异常信号，包括电压、电流、局部放电、介质损耗、漏电流和电容设备等信号来监测设备的绝缘状态。

基于监测信号的特征参数，现代智能处理技术可以反映电气设备绝缘的运行工况，从而实现现场测试运行的电力设备或实时监测与诊断的不间断的状态。

具有较强的真实性，灵敏度高，体现了及时的特点。

（二）SF6密度微水监测系统：微水与密度在线监测装置主要用于封闭式组合电器各气室SF6气体的微水、密度、温度等参数的监测，该装置已普遍应用于110kV及以上电压等级的GIS气室SF6气体的监测。

根据气室SF6气体的状态信息，可以实现开关状态的诊断功能。

在线监测及诊断的任务是了解和掌握设备的运行状态，包括采取各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态作出报警，以便运行人员及时处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。

实现开关绝缘的状态检修，减少停电时间和节省管理维护成本，提升变电站安全生产的智能化管理水平。

所有断路器及母线气室分别加装微水与密度传感器，传感器配置三通，三通接口与GIS厂家对接。

（三）当GIS内部发生局部放电时，能激励起1GHz以上的超高频电磁信号。

由于GIS具有同轴谐振腔结构，使得超高频电磁波信号在GIS 内部传播时衰减较小，因此可以方便的用超高频探头接收。

由于GIS外壳良好的屏蔽作用，外部信号很难进入GIS内部，即使少量的干扰信号进入GIS，其频率也远低于超高频（300~3000 MHz）的范围。

因此，在超高频的范围内提取局部放电信号时，大大减少了外界干扰信号。

通常采用内置式局放传感器，安装检测方便，灵敏度更高。

当GIS设备内部有局部放电信号产生时，系统通过采集局部放电产生的超高频电磁信号，对数据自动进行分析处理，及时对局部放电类型及放电位置进行识别、记录。

从而向用户实时提供设备的局放状态，以便及时制定检修方案。

通常每个断路器气室加装1个局放传感器、每个主母线气室加装1个局放传感器；每个局放传感器内置数据采集处理装置，并将局放数据转换为数字信号，通过数据电缆连接到局部放电监测IED，IED进行数据汇总分析后通过RS485通讯方式将数据传输到后台[5]。

五、结束语
总之，推动变电站企业的长远发展，为其他企业的发展提供一定的借鉴意义，从而推动我国经济的整体发展，促进我国电网的智能化与高效化发展。

参考文献：
[1]陈娟.110kV变电站土建标准化设计的要点[J].建筑
工程技术与设计，2019（17）：12-14.
[2]蒋芳明.110kV变电站典型设计土建部分研究[J].企业技
术开发月刊，2019（21）：170-171.
[3]杨小怡，高梦.110kV变电站土建设计要点[J].技术与市场，2019（12）：86.
[4]刘霞.关于110KV智能GIS变电站设计.2020.
[5]程兆荣.浅析110kV智能变电站电气设计的特点分
析.2019.。