【摘 要】随着电气时代发展的不断深入，人们对用电安全和质量都有了更新的要求，变电站科学合理的电气设计方法的运用能够更好提高用电的高效性，有利于节能减耗和用电安全性，促进社会经济的可持续发展。110kV 变电站电气设计中电气主结线方式的选择、短电电流计算、主要设备的配置、直流系统设计、配电装置布置等方面对整个电网系统的运作都有着重要的影响，本文就这些相关内容作详细描述和探究。
【关键词】110kV ；变电站；电气设计；节能降耗
近年来，在我国社会经济快速发展的推动下，我国基础设施建设也不断的在加快和规模化，变电站的建设和维护直接关系到我国广大人们群众的切身利益，对我国国民经济的可持续发展也息息相关。在电网系统中，变电站是连接输配电系统中的重要环节，对整个系统的运作有着不可忽略的影响。电力的供给在我们生活和工作中有着非常重要的作用，合理地选择110kV 变电站电气主结线和开关站类型，不论在电网的安全供电还是经济发展方面，都有着十分重要的意义。本文结合笔者多年的电气工作经验和我国变电站发展现状，对电网110kV 变电站的电气设计相关问题进行探讨，以作理论交流和工作实践参考。
1 静止无功补偿器分类与设计
在20世纪70年代出现了静止无功补偿技术，静止无功补偿器（SVC）是利用晶闸管作为固态开关来控制接入系统的电容器和电抗器的容量，提供可以变动的容性和感性的无功，来进行无功补偿的装置。目前市场上主要的静态补偿产品有晶闸管投切电容器（TSC），晶闸管控制电抗器（TCR），固定电容和晶闸管控制电抗器（FC+TCR）及混合型（TCR+TSC）。
1.1 TSC无功补偿装置
TSC无功补偿装置是断续可调的可发出无功功率的动态补偿装置。
TSC的关键技术是如何选择电容器的投切时刻，电容器组的最好投切时间应是晶闸管两端电压为零的时刻，既电容器两端电压等于电源电压时。TSC一般情况采取过零投切，采用过零投切时电路中的冲击电流是零，为了使投切效果好，则必须对电容事先充电。对电容事先充电。TSC的优点是电容器只有投入和切除两个状态，所以不易产生谐波，但无功功率的补偿量是跳跃的，大小等于单个电容器组的容量，且响应的速度较差。在负荷产生谐波电流大的场合，TSC的运行是不可靠的，由于谐波的注入使得并联电容器出现过流、过压及过热情况，从而导致电容器击穿等事件。
1.2 TCR无功补偿装置
TCR无功补偿装置是由一对相反极性的并联晶闸管和一个电抗器串联组成。TCR无功补偿装置相当于交流调压器电路中接电感性负载。在此电路中的有效移相范围为90°～180°当触发角为90°时，晶闸管全部导通，同时导通角为180°，此时的电抗器吸收无功电流达到最大值。根据触发角与补偿器导纳之间的关系得：增加触发角可以增加补偿器的等效导纳。这样就可以减少补偿电流的基波分量。所以可以调整触发角的大小来改变补偿器所吸收的无功分量。从而调整无功功率。TCR的响应时间小于半个周期，可以连续吸收无功功率。但其电流中存在谐波，有功功率损耗，补偿器的体积较大，成本也较高。并且单独的TCR不能发出无功功率，所以可以将并联电容器与TCR配合构成无功补偿器。
1.3 FC+TCR型补偿器
FC+TCR型补偿器由不可控电容器与TCR并联而成。FC+TCR型补偿器的电容器的容量是负载所需要的无功总量，电感为可变电感。可以通过控制调节双向晶闸管的导通角， 即可向系统输送容性或感性的无功功率。当导通角为零时，晶闸管全部导通，电感支路变为一个纯电感，消耗最大无功功率值，补偿器向系统输出了最小的无功功率值。增大导通角。则电感支路中的电流减小，电感吸收的无功功率随之减小，补偿器输出的无功功率增加。当导通角为90°时，电感支路则相当于断开，吸收无功，为零时补偿器输出最大无功功率。FC+TCR型补偿器的响应时间小于半个周期，灵活性比较大，而且可以连续调节无功功率的输出，但输出电流中含有较多的高次谐波，而且电抗器的体积较大。成本较高。
2 110kV电网配置的主要设备及装置介绍
2.1 主变压器
从型式上看，变电站主变压器的选择一方面为了尽量减小对周边的噪声污染，偏重于选择噪声水平低的自冷式变压器；另一方面为了节约投资尽量选择以风冷式为主的变电器。主变的调压开关近年来全部国产化，主变储油柜采用金属波纹式储油柜，主变高压侧采用110 kV±8×1.25% 调压方式。对于主变35 kV 侧电压基准值为多少以及是否调压、110 kV 侧电压基准值为多少存在较大分歧。结合全国各地区的实际情况尤其是对于增容改造变电站更为实用。在一台时价300 多万元左右的三卷变压器而言，中压侧的均设调压开关，有利于电压质量的提高和满足运行调度的灵活性要求。
2.2 断路器
一般断路器选用原则：1）空开额定工作电压大于等于线路额定电压；2）空开额定电流大于等于线路负载电流；3）空开电磁脱扣器整定电流大于等于负载最大峰值电流（负载短路时电流值达到脱扣器整定值时，空开瞬时跳闸。一般D 型代号的空开出厂时，电磁脱扣器整定电流值为额定电流的8～12 倍。）也就是说短路跳闸而电机启动电流是可以避开的。
2.3 设计直流系统
全站设一套直流系统，按双充双馈配置，用于站内一、二次设备、通信及自动化系统的供电。直流系统电压采用220V，选用200Ah 蓄电池组，108 只，分两组，全所事故停电按2小时考虑。直流系统采用单母线分段接线，设分段开关，每段母线各带一套充电装置和一组蓄电池组，充电装置采用高频开关电源，模块按N+1原则配置，每组充电机选用4块20A模块。蓄电池采用阀控式密封铅酸电池，放置方式采用专用蓄电池室。每套系统设一套微机型绝缘监测装置和蓄电池容量检测仪，采用混合型供电方式。110kV 部分采用放射型供电，每一间隔按双回路方式直接从直流馈线屏获取电源。
2.5 布置配电装置
变电站工程中一般由于站址场地狭窄，加之110kV 出线规模较大，故110kV 配电装置采用三相共箱式结构的全封闭六氟化硫绝缘的组合电器，采用户外中型支持管型母线双列式布置。一组母线配垂直断口单柱隔离开关，另一组母线配双柱水平单断口旋转式隔离开关。此种布置的特点是主变进线、母联、分段及母设间隔与出线间隔以母线对称布置，不单独占用间隔，有效压缩了配电装置的纵向尺寸。GIS 的结构为紧凑型三相共箱式，三相导体共面布置，所有开关设备均采用了弹簧/ 电动操动机构，由1 台机构操作，三相联动。由于无需压缩空气供给系统，从而实现了无油化、无气化。
2.6 设计消弧及过电压保护装置
该装置是能迅速消除中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来危害的新技术产品，是确保10kV、35kV 系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害的有效措施。中性点不接地系统加装本装置后，一旦系统发生单相弧光接地，装置可在30ms 之内动作，不仅使故障点的电弧立即熄灭，同时也有效地限制了弧光接地过电压；装置运作后，允许200A 的电容电流连续通过2h以上，以便用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路；本装置可将发生在相与相之间的各种过电压限制在3.5 倍以下。装置为金属铠装封闭开关柜，具有弧光接地过电压保护功能、谐振过电压保护功能、故障信息上传功能和装置本体故障保护等功能。
3 结语
总之，在日常电网设计中，应结合110kV 变电站的实际情况，在电气设计中本着安全、经济的原则，保持电力系统运行的平衡，通过对电力网络进行无功补偿有效解决配电系统中功率因数的降低。充分利用电网中的电气设备，优化设计方案，提高电能的传送能力，稳定供电的电压，节约电能，降低损耗，促进电网供电的可靠性、功能性。
【参考文献】
[1]刘娅.110kV变电站部分电气一次设计浅析[J].民营科技，2009（06）.
[2]陶余魁，高宏.关于变电站电气设计方案的探讨[J].机电信息，2011（24）.
[3]黎明.浅析110kV变电站电气设计[J].科技传播，2011（02）.
[4]汤磊，解晓东，夏晓宾.110kV智能变电站保护配置分析[J].中国电力教育，2013（08）.
[责任编辑：曹明明]
相关热词搜索： 变电站 配置 电气设计 方法 分析