110kV变电站平面设计及功能结构探讨

110kV变电站平面设计及功能结构探讨
发布时间：2022-06-08T03:00:04.832Z 来源：《福光技术》2022年12期作者：单镭吴浩荣黄祖祥
[导读] 本次设计过程中为满足基本参数要求，在110kV变电站平面规划时应对总布局和各功能单元内部结构进行合理设置，确保总平面布置和内部装置布置均符合安全性、高效性、规范性需求，从而全面降低110kV变电站的建设成本和运行效益。

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摘要：本文主要从110kV变电站总平面设计和配电结构设计出发，分析110kV变电站平面设置、装置选择、功能协调等方面存在的问题。

在上述基础上结合实际项目案例，深入挖掘某110kV变电站总平面和配电功能优化设计中的注意事项，分别提出对应优化方案和建议，以提升110kV变电站的经济效益和安全效益，望为变电站建设提供参考依据。

关键词：110kV变电站；总平面；配电结构；优化设计
110kV变电站作为智能配网的重要组成部分，其运行效益直接影响着输配电质量，已经成为新时期人们关注的焦点。

我国110kV变电站设计过程中存在一定的结构不合理、装置不规范等问题，造成变电站无法达到预期效果。

随着用户对110kV变电站配电安全性、可靠性等需求的不断提升，必须在110kV变电站建设时做好平面规划和设计，优化装置选型、配电布置等，这样才能够保证110kV变电站契合区域配电需求，从根本上改善变电站运行质量。

1 项目概况
本次研究过程中主要以某地区110kV变电站建设项目为例，对变电站平面设计中的关键要素进行研究，分析总平面设计及功能结构优化中的注意事项，其具体内容如下。

某地区110kV变电站为扩建项目变电站，包括110kV/10kV变电部分，负责区域居民生活和商业用电，其整体规模较小，见表1。

表1 某地区110kV变电站的基本参数
本次设计过程中为满足基本参数要求，在110kV变电站平面规划时应对总布局和各功能单元内部结构进行合理设置，确保总平面布置和内部装置布置均符合安全性、高效性、规范性需求，从而全面降低110kV变电站的建设成本和运行效益。

2 110kV变电站总平面布置设计
某地区110kV变电站总平面布置时要依照《中华人民共和国土地管理法》中的各项规定合理开展。

经调查本项目用地为建设性用地，平面布置时应尽量按照政策要求最大限度提升建设性用地的利用率和经济效益；要按照变电站规模参数和功能需求确定平面单元空间，按照环境、气候、空间等因地制宜、合理有序排布，尽量保证总平面规范有序。

除此之外，还需要在110kV变电站总平面布置设计时依照“两型一化”原则，利用原110kV变电站设计方案和经验，对变电站平面结构进行优化。

如功能结构设计过程中间隙设计、配置选型时均可参照同类型变电站布局，按照本次建设性用地情况因地制宜，从而全面提升110kV变电站设计效果，使其平面布局和装置接入更加可靠、稳定。

因此，本次设计过程中按照110kV变电站基本参数可将系统平面划分为110kV主变压器、10kV设备集装箱、户外配电装置等，总平面参数及单元布置如下。

图1 某地区110kV变电站总平面设计图上述总平面设计中主功能结构为横向一条线布置，在变电站西侧设置事故集油池，内部按照功能需求合理设置设备间、消防点、排水池等配电辅助功能装置。

从整体角度而言，总平面中各部分功能单元衔接紧凑，辅助设施及装置按照功能单元情况对称布置，变电站总体
设计效果良好。

3 110kV变电站功能结构设计3.1 配电装置的选择
某地区110kV变电站平面设计优化过程中要按照功能结构开展，在功能结构基础上合理做好配电装置的选择和配置，按照国家标准和设计规范合理布置，这样才能够保证其平面的合理性、规范性和科学性，从根本上提升110kV变电站的运行效益。

（1）主接线。

某地区110kV变电站电气主接线设计时可选择双母线接地方式和单母线分段接地方式。

经现场检查，该变电站各电压等级间隔数量、设备配置等采用单母线分段接地经济效益更高。

因此，该变电站电110kV侧电气主接线选择单母线分段接地方式；10kV侧按设计规范同样采用单母线分段接地方式即可。

（2）户外开关设备。

从110kV变电站运行需求而言，平面设计时应对高压开关设备中不同断路器布置进行合理优化。

以真空断路器和SF6断路器为例，平面布置过程中要保证断路器断口能够达到系统断口要求，按照该情况设置线路，尽量减少线路交叉、重叠。

从本次设计要求中可以发现：某地区110kV变电站应按照平面情况将集合断路器、隔离开关、互感器等整合成智能隔离断路器，以减少不必要的空间浪费，其整合后的效果见图2。

图2 整合后的智能隔离断路器开关柜选择时尽量选择金属封闭开关设备，按照平面利用率要求最大限度减小开关柜尺寸，使其与高压开关设备所占空间基本一致。

（3）补偿装置。

在总平面设计要求下，本方案中的无功补偿装置主要选择串联电抗器和并联电容器的一体化设备。

该装置紧凑，所占空间较小，减少了不必要的平面空间资源浪费。

（4）10kV设备。

选用集装箱式建筑能够加大110kV变电站二次侧空间利用率，在当前变电站建设中应用非常普遍。

本次设计中就上述内容设置二次侧集装箱，内部包括10kV开关柜、站用变、屏柜、工具室等。

3.2 配电系统优化分析
110kV变电站平面设计过程中要结合实际110kV变电和10kV变电情况分别进行系统优化，在装置、功能等基础上形成对应设计，以保证系统安全、稳定运行。

3.2.1 110kV配电系统的优化
一般而言，在对110kV配电装置进行优化的过程中需要保证线路间距和设备间距满足安全标准，尤其是相间距离、对地距离等。

与此同时，还需要对线路的整体情况进行把控，保证线路、设备等间距满足日常维修和维护的安全距离，以便人员能够顺利检修。

配电设备布置时应按照空间最优原则，尽量减少不必要的平面浪费。

如在主变压器进线构架、母线构架、出线构架等布置时，可选用GIS封闭母线代替原本的进线构架、母线构架和出现构架，最大限度优化纵向尺寸，
实现110kV配电系统功能布局的优化。

除此之外，还需要对平面设计中的间隔宽度进行把握。

按照我国《国家电网公司输变电工程通用设计110（66）~750kV智能变电站部分》中的各项标准，某地区110kV变电站设备平面布置的过程中应保证110kV变电部分出线间隔架构宽度超过8m。

本次设计的过程因使用隔离式断路器代替了隔离开关，平面部分设计的过程中可以适当减小间距，控制出现间隙架构宽度在7.5m左右，间隔内构架基本设置状况见表2。

表2 构架挂线点和设备布置尺寸
图3 10kV配电集装箱平面布置
线路设置的过程中可以选择全架空方案，将配电装置布置在集装箱北侧，无功补偿装置布置在集装箱南侧，外部与110kV变电站的无功补偿电容装置、铜管装置等连接。

4 总结
110kV变电站平面规划和设计的过程中要树立全局观念，在电气选型、装置设置、功能配合等基础上形成合理的布局方案，确保区域设置和单元功能相协调，使系统平面功能结构符合实际运行需求。

与此同时，还要对内部布局进行优化，在总平面规划要求基础上提升内部的齐整度，最大限度提升土地空间利用率，减少平面资源浪费，真正实现功能分区明确、布局紧凑合理，使110kV变电站高效高质投建。

参考文献：
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