110kV變電站的電氣設計與防雷保護研究

張勃

摘要：110kV變電站在電力行業的發展中承擔著重要的作用，但是在具體的應用中，常常受到各方面內外部因素的影響，導致其正常使用受到影響，降低了變電站的可靠運行，影響了其功能發揮?；诖?，在110kV變電站的設計上，需要充分考慮各方面的要素，使得在輸配電過程中，變電站可以充分進行電壓的調節與分配，滿足人們生產生活各方面的用電需求。

關鍵詞：110kV變電站;電氣設計;防雷保護

前言

變電站將發電廠發出的電能升壓后，輸送到高壓電網中，以便于電能輸送，然后再將電壓降低成可供用戶使用的電壓，起著變換和分配電能的作用。變電站作為維持電力系統穩定運行不可缺少的重要設施，對電網的安全性和經濟性有著重大的影響。鑒于變電站在整個電力系統中的重要作用，對于變電站的科學合理設計非常重要，尤其是變壓器等設備的型號以及數量必須科學規劃，選用合適的電氣主接線設計，以達到國家的標準要求。

1主變壓器選擇

1.1臺數的確定

（1）對于不同的用電客戶，需要選用的變壓器數量也存在差異，其中一些重要的用戶，斷電會給他們帶來十分嚴重的后果，比如人身傷亡、設備損壞等，因此這樣的變電站應該采用兩臺變壓器。

（2）變電站運行期間總會由于一些原因導致變電站無法正常供電，另外，為了保證設備運行安全、提高供電可靠性，需要定期對變壓器等設備進行維護與檢修，當對變電站其中一臺變壓器進行這些工作的時候，需要保證用戶的正常供電。對于一些不重要的負荷，停電不會造成太大影響的地區，可以只裝設一臺變壓器，但是必須在低壓側敷設有與其他變電站相連接的聯絡線作為備用電源。

（3）地區溫度變化比較大，不同的季節用電量存在著很大差異，并且在農村地區存在著春節期間負荷暴漲的情況，變電站宜安裝兩臺變壓器。

1.2主變壓器調壓方式選擇

主變壓器的調壓方式通?？梢詣澐殖蔀閮煞N：不帶電進行切換，也稱為無勵磁調節，分接頭少;帶電進行切換，也稱為有載調壓，調壓范圍可達30%，且分接頭可在帶負載的情況下調節，但其結構復雜，價格貴?？紤]到實際變電站的電壓波動問題，本設計采用有載調壓方式。

1.3繞組數量及其連接形式的確定

根據相關規定，當出現下面兩種情況時主變壓器最好是采用三繞組變壓器：當變電站內部存在三種電壓時，通過主變壓器各側繞組的功率若超過此變壓器容量的15%;低壓側不存在負荷，但要求在變電站中安裝無功補償設施。

2電氣主接線設計

（1）在可以滿足工作需要的情況下，變電站高壓側的接線方式應盡可能減少斷路器的使用數量。

（2）如果35～110KV線路超過兩回，應采取擴大橋形，單母線或分段單母線的接線。如果35～63KV線路超過8回，可以選擇雙母線的接線方式。

（3）35～110KV主接線采用上述三種接線方式時，若不能夠進行停電檢修斷路器，則應設置旁路設施。

（4）如果存在旁路母線，連接母聯斷路器或者分段斷路器是最好的選擇，因為可以將其兼作旁路斷路器。對于主變壓器35～110KV回路中的斷路器，如果選擇的是SF6斷路器的接線方式，那么不應該設置旁路設施。

（5）如果變電站內部安裝有兩臺主變壓器，分段單母線的接線方式是6～10KV側的首要選擇，當線路超過12回時也可以選擇雙母線的接線方式，若不能停電檢修斷路器，則可以結合具體情況安裝旁路設施;但若6～35KV配電設施選擇的是手車式高壓開關柜，則不應安裝旁路設施。

3短路電流的計算步驟

在工程實踐中，通常采用下述步驟計算短路電流：合理確定基準容量和電壓，同時將網絡參數化為標幺值;繪制等值網絡圖;確定需要進行計算的短路位置;根據確定的短路計算點對等值網絡圖進行對應的簡化，對組合阻抗進行計算;基于實用曲線實現短路電流的計算。

4110kV變電站的防雷保護

4.1變電站的進線保護

110kV變電站在進行防雷保護時，需要充分考慮變電站的運行與使用情況，隨后再加以限制雷電電流流經避雷器的幅值與雷電波陡度等。當在實際的使用中，線路存在過電壓現象，此種情況下，幅值為線路絕緣的50%的沖擊閃絡電壓行波向變電所運動，而對于沖擊耐壓而言，其線路中的電流幅值要遠遠高于變站站設備。在這種情況下，變電站的防雷設計主要是要在距離變電站僅限位置較近的線路中安裝相應的避雷線。如果沒有使用避雷線，就會導致當變電站進線在雷擊作用下，流經避雷器的雷電電流幅值、陡度等就會超過線路本身的承受極限，進而導致線路的損毀等。

4.2接地屏蔽技術

就變電站的防雷保護設計而言，其中還包含了接地屏蔽技術。電力系統一般包含了保護接地、防雷接地與工作接地三種。防雷接地設計中，通過對各種接地極的使用，實現了雷電流的釋放，進而保障了相關的電氣設備的安全與可靠運行。電網系統運行中包含的電氣設備、儀器較多，這些設備與儀器都需要進行必要的接地設計。防雷接地設計中，防雷接地以下線路的布線直接決定了其整體的防雷設計效果。雷電流通過接地系統中的接地極進入大地中，一旦接地附近的土壤中存在較大密度的電流時，就會被擊穿，在這種情況下，接地極附近的土壤導電性大幅提高，可以成為良好的導體。雷電流等的頻率較高，這種特性就決定了其在接地電感中的影響較大，進而使得相關的接地體不能發揮其應有的作用。屏蔽可以避免外界其他因素對本身電磁場輻射等的干擾，在一定程度上避免了特定的制定空間內外部靜電感應所造成的不利影響。建筑物的屏蔽主要是利用建筑物與金屬結構的連接來形成初級屏蔽網的，抵御了外部電磁的干擾因素。

結束語

110kV變電站在電網運行中起到了重要的作用?；诖?，需要在變電站的電氣設計與防雷保護中充分考慮各方面的因素，提高設計的科學性，使得這些設計方案可以在變電站的運行中發揮重要的作用，提升電力系統運行的安全性與可靠性，發揮最好的經濟社會效益。

參考文獻：

[1]? 田萬韜，楊玥.35-10kV總降壓變電站一次部分電氣設計和防雷保護研究[J].數碼世界，2018（4）：349.

[2]? 查家駿.110kV輸電線路雷擊故障事件及預防措施研究[J].農村電氣化，2018，377（10）：40-42.

（作者單位：五家渠京能新能源有限責任公司）