摘要：在我国能源供应方式当中，电力供应是其中最为主要的一种方式，其有效确保了人们日常生产生活的正常运行，加入没有了电力能源，那么整个社会经济以及人们的生活都会陷入瘫痪状态，可见电力供应的重要性之大，所以电力企业一定要确保电力供应的安全、充足以及稳定性。鉴于此，本文结合110KV变电站电气设计中的相关内容，包括对其主线、断路器、配电装置以及电压保护装置等的设计和重要构件的选择多个方面进行了一定的讨论，以期可以为相关人士提供一定的参考。
关键词：110kV；变电站；电气设计
引 言
变电站将发电厂发出的电能升压后，输送到高压电网中，以便于电能输送，然后再将电压降低成可供用户使用的电压，起着变换和分配电能的作用。变电站作为维持电力系统稳定运行不可缺少的重要设施，对电网的安全性和经济性有着重大的影响。鉴于变电站在整个电力系统中的重要作用，对于变电站的科学合理设计非常重要，尤其是
变压器等设备的型号以及数量必须科学规划，选用合适的电气主接线设计，以达到国家的标准要求。随着社会的快速发展，电力的需求也在不断提高，对电力系统自动化控制水平的要求也越来越高，使得变电站的设计问题越来越复杂，针对设计的具体要求也日新月异。本文对110KV变电站进行电气设计。
1 110kV变电站简述
变电站承担的主要功能是电压变换，将电能进行合理地分配，同时起到控制电流流向及电压控制作用的综合电力设备。简单来说，变电站其实就像是日常生活中的桥梁，将来自四面八方的电能进行合理统一的调配，自此我们不难看出，变电站的运行质量在整个电网的运行质量中占有着重要的地位。此前在技术不甚发达的时候，变电站一般采用的都是户外开敞的安装方式，设备裸露在外，比较容易腐蚀并且安全性能不高，随着技术的不断发展，变电站逐步过渡到半户内或全户内的模式，接线化繁为简，电压器容量也大幅度增加，并且利用先进的科学技术，变电站较之前有了质的突破，用地少、安全系数高、自动化程度高、节省人力，最终达到标准化调配生产的目的，这就是现阶段110kV变电站电力设计的设计思路。
2 变电站地位及作用分析
变电站的地位及作用主要体现在以下几个方面：第一，变电站在电力系统实际运行过程中承担着变换电压及分配电能的职能，且其主变压器在实际运行过程中应负责联系各级电压的电网，继而形成电力系统稳定运行状态；第二，在电力系统实际运行过程中变电站还具备变换高低电压的功效，因而为了提高电力系统运行的稳定性，要求相关工作人员在实际工作开展过程中必须实现对变电站的合理控制，以此来为远距离输电行为的展开提供有利的基础条件。
3 主接线设计
3.1 电气主接线设计原则
在设计主接线时需要综合考虑多方面的因素，如主接线在整个电网系统的作用、装备特征、出线回路数等，要求做到灵活性、便捷性和可靠性，节省成本并且方便扩展。电气主接线设计原则：
（１）在可以满足工作需要的情况下，变电站高压侧的接线方式应尽可能减少断路器的使用数量。
（２）如果35～110KV线路超过两回，应采取扩大桥形，单母线或分段单母线的接线。如果35～63KV线路超过8回，可以选择双母线的接线方式。
（３）35～110KV主接线采用上述三种接线方式时，若不能够进行停电检修断路器，则应设置旁路设施。
（４）如果存在旁路母线，连接母联断路器或者分段断路器是最好的选择，因为可以将其兼作旁路断路器。对于主变压器35～110KV回路中的断路器，如果选择的是SF6断路器的接线方式，那么不应该设置旁路设施。
（５）如果变电站内部安装有两台主变压器，分段单母线的接线方式是6～10KV侧的首要选择，当线路超过12回时也可以选择双母线的接线方式，若不能停电检修断路器，则可以结合具体情况安装旁路设施；但若6～35KV 配电设施选择的是手车式高压开关柜，则不应安装旁路设施。
（６）当需要限制变电站6～10KV线路的短路电流时，可采用以下措施：变压器分列运行；采用高阻抗变压器；在变压器回路串联限流装电抗器
3.2 主接线的选择和考虑因素
在电气输送过程中，电流的输送是依靠主接线来完成的，因此，主接线的选择是十分重要的，主接线连接着各项输电设备，如发电机，变压器和设备开关等等，起到电路连接传送的作用。主接线设计和连接的好坏直接影响到电力输送的效果，所以，在设计主电线时要满足以下几点要求：
（1）转换灵活迅速。主电线要能够适应不同设备在不同条件下的正常运转，当遇到电路突发故障时能迅速转换电流的运行方式，使故障的影响率降到最低。
（2）主接线的性能要安全可靠。要降低不必要的接线数量，电线本身的质量要达到使用标准，确保降低电力发生突然中断的概率，减少停电带来的损失。
（3）接线设计要经济节能。设计时要尽量减小接线的占地面积和体积，要以轻巧灵便为原则，尽量减少变压器的数量，以及在电气输送过程中的电力损失。主接线的方式分为单母线，桥型接线，双母线和分段接线等几种方式，其中，双母线接线方式供电可靠，灵活性强，使用范围较广，如果发电量不大，则可以选择桥型接线的方法。
4 短路电流的设计
短路是指在电力系统中，不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路后，系统中的短路电流比正常电流大得多，对供电系统会产生一定的危害。对电力系统而言，应考虑限制Ｉｄ的措施，通常是采用运算曲线来计算任意时刻的短路电流。首先根据计算电路做出等值电路图，并进行化简，得出短路回路的转移电抗，将转移电抗归算为计算电抗Ｘ，计算不同阻抗条件下，每个时刻的短路电流，然后取所有短路电流的平均值，再查找运行曲线，得出在某时刻ｔ的短路电流值。
5 110kV变电站的主要设备
5.1 110kV变电站的主变压器设计
做好110kV变电站主变压器的选择工作，一方面可以尽可能地减少其运行过程中对周边环境所造成的各种噪声污染（例如选择使用自冷式变压器，其噪声水平比较低），另一方面还可以达到节约投资、降低投入成本的目的（例如选择使用风冷式为主、其他方式为辅的变电器）。在此过程中，其主变压器调压开关的选择工作也非常关键，我们要根据我国各个地区的不同情况以及实际需求来对其进行选择，尽可能地做到因地制宜。例如，对于变电站的低压侧和中压侧（特别是对增容和改造的变电站）通常选择38.5kV±2x2.5%/10.5kV的主变压器调压开关，这不仅有利于提高电压的质量，还能使变电站运行及电网调度的高灵活性等要求得到满足。
5.2 断路器
随着电网规模的不断扩大，电网系统的短路容量不断扩大，这就要求我们在进行断路器选择的时候应该留有一定的富裕量，在进行断路器选择的时候，应该着重遵循的几项规定如下：
①空开额定工作电压应该大于线路的额定电压；
②线路的空开额定电流电压应该大于负载电压；
③空开电磁脱扣器的整定电流应该大于负载的最大峰值电流。
在进行断路器选择的时候，如果满足系统的短路容量的时候，应该将油断路器作为第一选择，反之则应选择六氟化硫断路器，此外，如果场地比较局限的情况下，则应该选择六氟化硫成套装置。
5.3 110kV变电站配电装置的设计
110KV变电站的场地通常情况下都比较小，而其规模由相对比较大，两者之间存在的矛盾就需要使用三相共箱式的全封闭结构和六绝缘的氟化硫组合电器来进行一定的调节，所以这种配电装置也就成了目前使用最为广泛的一种装置，具体的布置方式主要以中型、户外和支持管型的母线双列式为主。其中的一组母线在对开关进行隔离的时候采用了配置垂直端口的单柱，另外一组则采用了配置双柱水平的单端口来实现。这种模式并没有占据单独的间隔，从而对纵向尺寸实现了有效的压缩。另外，三相共箱式的GIS结构非常紧凑，所以可以对其导体进行共面布置设置，有效实现了三相联动的效果，而且还不需要给其供给系统执行压缩空气操作，从而可以更好地确保无气化和无油化的效果。
5.4 直流系统设计
直流系统的额定电压采用220v的单母线分段开关进行接线。设置一组蓄电池组和电源充电装置。蓄电池组用阀控式铅酸蓄电池，电源充电装置采用双套冗余配置的高频开关电源。每组蓄电池由106~108只蓄电池组成，考虑到需要2h事故放电时间，故设置容量为200Ah，按照Ｎ＋１的原则进行冗余配置，每组充电机采用4块20A模块。为了节约空间，不为蓄电池组单独设置房间，将其放置在继电器室内。利用混合供电方式对直流接地自动检测装置进行供电。
5.5 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。
5.6 图像监视与安全预警系统设计
为了能够为变电站的安全、持续运行提供保证，避免在运行过程中发生意外事故，在进行设计时，需要在110kV变电站内进行图像监视和安全预警系统的设计工作，通常设计人员都会讲红外线摄像装置或者金属栅栏设置在110kV变电站的围墙上方，并且需要将室外摄像装置安装在变压站的主楼位置、一次设备配置装置区域和其他室外重要区域，在室内的电压配电装置的安装房间、蓄电池室和110kV配电站内部的重点防护房间应该安装室内监控装置，一旦在变电站内部有紧急状况发生，这些图像监控设备能够第一时间使报警信号到达变电站的集控中心。近几年我国的科学技术水平有了较大的提高，图像监控设备更新换代速度较快，人们对图像监控设备的要求越来越高，电力系统的内网网络能够实现监控图像的传输，通过电力系统的内网网络能将安全预警系统的视频信号传到安全预警中心，此外还能够利用网络拓展技术来实现监控工作，经过授权的网络用户可以享受到WEB浏览服务，进而能够实时监控整个变电站。
结束语
在上述变电站设计中，有些配电装置采用了全封闭型的开关设备，能够有效地防止污闪事故发生。该设计有很好的安全性、稳定性、可靠性，并且需要配电检修的时间周期长，能够较少占用土地面积，提高资源的利用率。该设计能实现变电站的无人值班化，与常规变电站布置相比较有很大优势。针对各地区110KV变电站中的问题，应当采用具体的分析方法。考虑到在电力系统中，变电站的工作环境、设备特点、有效承载的负荷量、出现回路数以及变电站容量规划等条件下，在满足供电可靠性、经济性、灵活性的前提下，可以优化上述设计方案，达到最优化设计的变电站。
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