刘志全
河南省启源电力勘测设计有限公司 河南商丘 476000
摘要：随着我国社会经济的不断发展，110KV变电站的应用越来越广泛。为了满足日益增长的用电用户需求，110KV变电站的使用环境更加复杂多样，这就导致110KV在实际应用中出现很多问题，无法保证供电系统的平稳正常运行。基于此，本篇文章对110KV变电站的电气设计与防雷保护进行研究，以供参考。
关键词：110KV变电站；电气设计；防雷保护
引言
在电网运行中，雷电是导致电网故障主要自然因素，而且输电线路有着较长里程，作为电力空中运输通道，更易因雷击而触发保护跳闸，严重破坏供电可靠性，同时110KV变电站内设备也会受到雷电的损害，因此，供电企业应意识到防雷防护的重要性，有效降低雷电对输变电设备运行安全的影响。
1110KV变电站的电气设计原则和基本要求
电气主接线设计方案直接影响110KV变电站的建设规模，变电站的规模则直接影响电气设备的规模、继电保护装置的规格、配电装置的规格。这些配置分工协作、平稳正常运行，在一定程度上会对电力系统的安全性和稳定性提供动力支撑。工作人员要确保人们日常工作的用电正常，在用电质量达到标准的前提下，减少设计时不必要的材料损耗，最大限度控制变电站的经济成本。
2110KV变电站的电气设计
2.1电气主接线
电气主接线是110KV变电站电气设计时最关键的部分。电气主接线不仅能帮助电器设备在既定功率下稳定连接，也能确保电气设备间电力的有效传送。电气主接线也是电力系统的重要组成部分，通过电气主接线可以准确有效地连接两个线路的接口，在此基础上建立电源的进线及引线，在电力系统间设置母线，形成完全闭合的电力系统，保证正常的供用电传输。
2.2主接线设计
就目前而言，我国通用的主流变电站电气主接线设计方案有四类，主要分别为单母线接线、单母线分段接线、双母线接线和双母线分段接线。根据按照《35kV～110kV变电所设计规范》(GB50059－1992)中第3．2．3条和第3．2．5条中的相关规则，最终选择110kV侧采用双母线接线，35kV侧采用单母线分段接线，10kV侧采用单母线分段接线方式。采用双母线接线方式优点是系统可靠性好，系统调整、调度、升级方便。单母线分段接线优点则体现在在接线、操作较为简单，投入设备少且经济性好，但是可靠性不如前者优秀。接线方式见图1。
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3110KV变电站的防雷保护
变电站大部分是建立在户外的，在110KV变电站受到的所有外界环境影响中，最致命的影响便是雷害事故。雷害事故的产生主要来自两个方面:一是雷直接击中变电站;二是雷击中输出线路并产生雷电波，侵入变电站。一旦遇到雷雨天气，将会直接影响到110KV变电站的平稳运行，变电站遭到雷击伤害，其造成的损失非常巨大，并很容易严重损坏周围线路，使变电站电压输出出现失误，影响正常电压范围值，严重时甚至会影响110KV变电站的使用寿命。相关工作人员需要采取先进的防雷措施，加强110KV变电站的防雷保护工作，最大限度地避免雷电带来的严重影响。变电站防雷保护措施中最常见的方法是在容易遭受雷电电击的地方安装合适的防雷设备。随着科学技术的不断发展，工作人员未来还能够将更智能化的技术运用到110KV变电站的防雷保护工作中。
3.1可控放电避雷针技术
尽管线路避雷针的设计，能够减轻雷击所带来的线路损伤，但仅能够针对单一方向的雷击电流，缺乏灵活性，在部分环境中达不到良好避雷效果。而新型的可控放电避雷器，其具有自主放电的特点，在防雷方面更加的灵活，环境适应性也显著改善。
3.2合理配置避雷器
为降低线路雷电侵入波的影响，避雷器是最为常见的措施，可显著提高站内设备抗雷电干扰的能力，然而其对于安装环境有要求，要严格依据有关电力设施安装规定进行布置，起到分摊雷电冲击电流的作用。避雷器经多年发展也有很大改善，从最先的阀型避雷器到氧化物避雷器，抗雷击性能得到显著的改善，并且氧化物避雷器已逐渐普及，但也要注意避雷器设备的合理规划和安装设计，与站内电气设备相配合，尽可能的确保其避雷效果。
3.3变压器的防雷保护
作为110KV变电站最重要的组成部分，变压器是需要重点进行防雷保护的电气设备。因其绝缘比较薄弱，在三绕组变压器正常工作时，时常会出现高、中压绕组工作而低压绕组开路的工作状态，一旦在这个时候有雷电波入侵，低压绕组出现过低电压会危害变压器的绝缘。为了避免发生这一事故，必须在低压绕组的任一出口加装一个氧化锌避雷器。对于中性点接地系统，只需装置氧化锌避雷器即可。
3.4进线段防护措施
所谓进线段，通常是指以变电站为中心两千米范围内的线路部分。在进线段设置避雷线有助于雷电波电流峰值的有效抑制，提高站内设备及线路的安全性。一旦雷电侵入波过大，超出避雷器耐受范围，会使得站内设备遭雷击损坏。所以，在变电站进线段区域内还要合理的布置避雷器设施。通常对于不同的输电线路，因其所具备的绝缘及耐雷水平有一定的区别，其所采用的避雷器设备也有较大差异。既要保证避雷器设置的合理性，对于雷电侵入波方能起到限制作用。对于线路杆塔的布置要考虑到接地电阻，可通过增大与土壤接触而降低其雷击电流回路的电阻。对于避雷器的规划也要考虑到其类型的差异性，通过优化避雷器材料，使其对雷电环境有更高适应性。避雷的关键还在于电阻数值的降低，天气变化及土壤特性均对避雷特性有影响，所以在避雷设施设计中要着重考虑天气及土壤等因素，对变电站进线段避雷保护进行科学的规划，充分发挥其对于站内电气设备的保护作用。
3.5电源线防雷
对于110kV变电站室外高压线来说，当其因雷击发生过电压时，避雷器等装置虽能进行一定的电压泄流，但残余电压仍然较高。一旦残余的电压通过变电站母线进入站内二次侧，便会对各设备电源模块等造成损坏。这就要求针对二次侧电源开展三级防雷保护。其中，第一级保护指针对电压输出端进行保护，这是因为输出端电线通常不配置屏蔽装置，使用中极易产生雷击感应电流，应当配设三相电源防雷箱，以便将雷电流泄入大地；第二级保护针对电压输入侧及相应各母线进行保护，需在这些位置安装电源防雷设备，以最大程度消除侵入电压对电源运行的影响；第三级保护针对站内监控设备及计算机等实施保护，需在这些设备的输入端配设单相交流防雷装置
结束语
综上所述，电力作为人们日常生活不可或缺的部分，是日常生活的主要能源，为人们能够生活在如此明亮的世界里提供动力。人们对供电系统的期望越来越大，要求越来越严格，这也让我国的供电公司产生了巨大压力。供电公司需要不断思考如何满足大部分用电用户的不同需求。值得注意的是，相关工作人员在110KV变电站的电气设计过程中，对变电站的防雷保护尤其重要，要尽可能提高110KV变电站的防雷保护功能，最大限度地减少雷电天气对110KV变电站的带来的伤害。
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