发布时间：2023-09-27 10:02:36
绪论：一篇引人入胜的变电工程设计，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
伴随着社会的不断发展和进步以及国民经济实力的不断增强，我国高压输变电工程显示出长距离以及大容量的特点。而与此同时，我国国家电网针对110kV到500kV输变电工程的设计建造正在进行由“随意裁剪”转向“成衣定制”的过程。故而，国家电网的输变电工程在设计中促进要遵循安全性高、可靠性高、环保性好、运行效率高、技术先进等基本原则，还要做到协调性好，统一性高，灵活性强，经济性佳的有机统一[1]。使110kV输变电工程进行设计的时候更加的规范也更加的标准，一方面能够资源的利用以及土地的占用向最优化发展，另一方面还能够优化输变电工程进行建造以及运行的总体成本。
1传统110kV输变电工程在设计过程中存在的一些问题
110kV输变电工程在设计中存在的问题主要包括:①在输变电工程的设计和建造过程中的标准及尺度没有统一的准则，而且设计以及评审过程需要的时间较长，导致了工程实施以及运行的成本增多。②输变电的网架结构比较单一，线路中的导线横截面较小，输送电力的能力减弱，电网的整体安全性不高，稳定性也较低。故而，110kV输变电工程构建满足不了当前对电网工程构建的工期紧张，任务艰巨，对质量要求高，建设范围广规模大的需求。
2110kV输变电工程设计过程中的基本原则
2.1土建设计原则
110kV输变电中的土建工程要严格遵循《火力发电厂土建结构设计技术规定》等规定的基本要求。输变电工程中的土建工程主要有户外高压场地以及控制楼并电缆沟。首先，针对控制楼进行土建设计时，设计建造建筑物必须要达到国家规定的抗震等级要求，同时110kV输电网的规模要按照能够抵抗住50年一遇的洪水的标准进行设计。屋面进行防水设计时要以建筑物的属性，占据的重要程度，使用过程中对其功能的要求为依据来确定对应的防水级别[2]。其次，针对户外高压场地进行设计中，支架或者架构类型的建筑物，最好利用混凝土做刚性基础。最后，针对电缆沟进行设计中，电缆沟的侧壁可以使用砌体结构，并对高压电缆进行合理的安排，调控好电缆的走向，避免发生高压电力的电缆和低压的控制电缆在同一个电缆沟中敷设的状况。
2.2接地系统的设计原则
对接地系统进行合理的设计，选择最优的接地材料并进行正确的连接是确保设备以及人员的安全以及保证设备能够稳定工作运行的根本保障。110kV输变电站设计接地系统的过程中要充分考虑到接地装置具体的泄流耗散能力以及网格结构等[3]。铜覆钢材料必须要能够达到《电气工程接地用铜覆钢材料技术条件》中要求的基本技术性能，而接地材料进行连接时需要利用放热焊接的方式，放热焊剂需要符合《接地装置放热焊接技术导则》中规定的技术指标要求。对铜覆钢材料进行选择时环保型材料是首选，但是同时还需要将当地土壤的酸碱度以及腐蚀情况考虑在内。
2.3消防设计原则
110kV变电站在消防设计中需要严格遵照国家有关火力发电厂和变电所防火方面的规定，同时在设计以及安装变电站户外消防栓的过程要符合有关规定的要求，而且设计时不能离路边太近。防火墙在设计和建造时要以电缆线的直径为依据，使用PVC管在墙上预先留下三至五个孔洞，以供以后进行改造的过程中使用，其两端需要使用防火泥进行封堵。此外，防火墙的底部位置需要利用PVC管预留不少于两个四十毫米直径的排水孔。
3输变电工程进行设计的基本要求
3.1对一次设备的基本要求
3.1.1变压器。选择110kV变压器的基本准则最主要就是需要自然风冷且自然油循环类型的损耗较低的能够进行有载调压的变压器，一般其损耗水平不得高于10型标准，容量在50MVA/62MVA，变比维持在110kV/10.5kV[4]，同时，有载调压开关的阻抗电压在15%。此外，如果变压器室的位置距离马路较近，需要设计并且安装防撞护栏。
3.1.2户外敞开式互感器。110kV的电流互感器最好选取干式互感器，而最好选择整体冷缩硅橡胶作为外护套。二次绕组要多于6个，包括两个保护，一个计量、一个测量、一个预留录波。此外，互感器需要是防水结构的，密封性能需要比较好，同时，设计套管时要保证机械强度，刚度以及绝缘强度要足够。而二次出线端子的螺杆必须是由铜或者是铜合金制造而成的，且直径不能够低于六毫米，还要具备可靠的防锈层。
3.1.3户外敞开式的高压断路器。首先断路器的绝缘水平要符合国家相关规定的要求。其次，110kV输变电站要尽可能的选择具有弹簧操动机构的断路器。最后，110kV断路器的电寿命要达到在主电路不用维修的条件下，开断额定短路电流的次数达到20次甚至以上。
3.1.4电容和电抗器。设计电容和电抗器需要首先满足国家与之有关的规定。110kV输变电容器最好选取框架式分散型的电容器，与电容器进行串联的电抗器不能使用油浸式的，最好使用干式空心或者是铁心的[5]，同时电抗器在其绝缘耐热等级方面不能低于F级。
3.1.5避雷器。110kV避雷器应该具有均压环以及一体化的绝缘底座，同时，绝缘套管应选择硅橡胶或者是瓷套管。避雷器的外壳必须能够防潮防腐，需使用不锈钢的材料。
3.2对二次设备的基本要求
（1）继电保护和安全自动设备。继电保护的装置促进需要具有可靠以及灵敏性还应具备速动性。而对于具有双重化配置类型的继电保护装置，任何一套装置都应该具有完全独立的电流、电压、跳闸、电源回路以及相关电缆的引接[6]。（2）站内交直流系统。110kV的输变电站的后台监控机的电源应该直接引自专用的电源屏，此外一定要有施工的设计图纸，而电源屏则需要顾及到UPS的通风散热情况。（3）通信网络。一般110kV变电站中设计的通信机房不能够低于二十平米，设备和墙体间的距离要超过一米。此外，110kV变电站的通信机房需要装备有一套单独的通信开关电源以及一路直接供自主控室直流屏的电源。
4对输变电线路的一些要求
110kV输变电线路中的直线串需选用合成绝缘子，而且干弧距离在1100毫米到1150毫米之间，高压端进行压环。电缆终端和避雷针之间水平方向的距离不得小于一米。
5结束语
伴随社会整体生活水平的提升，对电能输运能力以及对电网平稳安全运行的要求在不断地提高，导致对电网建设的要求也越来越高。所以对110kV输变电工程进行设计和建设的过程必须要更加规范化，达到电网运行的质量，进而促使输变电工程能够实现可持续性的发展。
作者:陆晓冬 单位:中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司
参考文献:
[1]卢志豪.浅谈110kV变电站工程的设计技术[J].大科技，2013，14（03）：61-62.
[2]段胜.110kV输变电工程的土建设计[J].工程技术（引文版），2016（11）：297.
[3]徐松.浅谈110kV输变电工程设计[J].科技风，2013（23）：14.
一、问题的提出
随着市场煤炭需求量的不断增大，煤矿开采的规模越来越大型化。大型煤矿的供电可靠性、供配电系统的经济运行和优化设计更是尤为重要。下面结合本人近期的工程设计重点阐述大型露天煤矿的输变电工程设计。主要针对露天矿输变电设计相关的规程规范要求和实际工程设计举例(以新疆天池能源有限责任公司南露天煤矿为例)两部分内容进行阐述。
二、电源点的确定
相关规程规范要求：
露天煤矿主要生产设备均属于二级负荷，应由两回外部电源供电，当一回电源中断供电，另一回电源不应同时受到损坏。
工程设计举例：
新疆准东煤田大井矿区周边以110kV和35kV供电网为主。南露天煤矿附近现有或规划的电源点主要有准东电厂、吉木萨尔220kV变电站、奇台110kV变电站、瑶池220kV变电站、规划建设的五彩湾220kV变电站和将军庙220kV变电站。
1、准东电厂：位于南露天矿南部偏西，距离约100km，电厂装机容量为3×12MW，电厂升压站的110kV侧采用单母线带旁路母线接线方式，共有二回110kV出线，一回引至火烧山110kV变电站，另一回引至阜康西变并经过阜康变、瑶池变与新疆主网相连。
2、吉木萨尔220kV变电站：位于南露天矿南部，距离约90km，该变电站的220kV电源由瑶池变电站引来，线路规格为LGJ-300/69km。吉木萨尔220kV变电站目前主变压器容量为(90+120) MVA，220kV侧单回电源进线，采用双母线接线，110kV侧有两回线路引至奇台变电站，根据电力系统规划在2010年吉木萨尔220kV变电站将建设第二回220kV线路。
3、奇台110kV变电站：位于矿区的南部，距矿区约110km，该变电站的110kV侧有两回电源均由吉木萨尔220kV变电站引来，线路规格分别为LGJ-185/42.6km 及LGJ-185/49km。奇台变电站目前主变压器容量为(2×31.5)MVA，一回110kV出线LGJ-70引至相距69.2km的木垒110kV变电站。根据电力系统规划在2010年奇台变电站及其双回电源线路将升压为220kV。
4、瑶池220kV变电站：位于矿区西南方向，距矿区约180km，该变电站的220kV电源分别由米泉220kV变电站及红雁池二电厂引来，线路规格分别为LGJQ-400/27.26km 及LGJ-2×300/92.34km。瑶池变电站目前主变压器容量为1×150MVA，220kV出线3回，采用双母线带旁路母线接线方式，其中一回220kV出线引至吉木萨尔220kV变电所。
5、五彩湾220kV变电站：根据新疆电力公司的规划，应准东中部煤田开发的要求，在南露天煤矿南侧偏西距离约为6km的位置新建了五彩湾220kV变电站一座。为了适应附近矿区的发展，该变电站分期进行建设，前期建设由瑶池220kV变电站引来的220kV线路一条，线路规格为LGJQ-300/115km，该线路目前已建成并投运。考虑到负荷近期较小的情况，该线路暂时以110kV降压运行。五彩湾变电站设110/35kV 40MVA变压器两台，为矿区的前期开发及工业园内其它电力负荷提供电源。中期将两台40MVA变压器更换为两台150MVA变压器， 后期再增设一台150MVA变压器，同时建设由瑶池220kV变电站至五彩湾220kV变电站的第二条220kV线路，线路规格为LGJQ-300/115km。该变电站同时与准东东部矿区附近规划的将军庙220kV变电站以220kV线路联结。
6、将军庙220kV变电站：根据新疆电力公司的规划，应准东东部煤田开发的要求，在南露天煤矿东南约为70km的位置新建将军庙220kV变电站一座。为了适应附近矿区的发展，该变电站分期进行建设，前期建设由五彩湾220kV变电站引来的220kV线路一条，线路规格为LGJQ-300/80km，考虑到负荷近期较小的情况该线路暂时以110kV降压运行，将军庙变电站设40MVA变压器一台，为矿区的前期开发及工业园内其它电力负荷提供电源。中期将一台40MVA变压器更换为一台150MVA变压器，后期再增设两台150MVA变压器。
根据负荷统计结果及周边电源现状情况，露天矿供电电源电压等级采用110kV。从供电可靠性、供电能力、供电距离及投资等几个方面综合比较后，将五彩湾220kV变电站作为本矿的永久电源，并根据五彩湾220kV变电站的建设进度对露天矿110kV供电线路分期进行建设，在五彩湾220kV变电站第二回220kV电源线路建成前利用临时柴油发电机组作为坑内排水、消防等二级负荷的备用电源。
三、输电线路
相关规程规范要求：
露天煤矿变电所应有两回外部电源线路，线路导线截面按照经济电流密度选取，当一回线路故障时，另一回线路能够供全部负荷的电压偏差的规定及安全载流量的要求，电压偏差要求不大于线路标称电压的5%。
工程设计举例：
露天矿110kV变电所两回110kV电源引自五彩湾220kV变电站，每回线路长度约6km，导线规格为LGJ-240，采用水泥杆塔架设，其中一回架设GJ-70避雷线，另一回架设光线复合架空地线。正常情况下两回线路同时工作，每回线路的电压损失为0.185%；当其中一回线路故障或检修时，另一回线路满足供全部负荷时的电压损失为0.37%。
四、变电所
相关规程规范要求：
变电所选址要求靠近中心，便有架空和电缆线路的引入和引出，交通运输方便，周围环境无明显污染，在50年一遇高水位之上，与采掘场地表境界距离大于200m。主变压器选择要求宜装设两台及以上主变压器，分列运行，当一台变压器故障或检修时，其余变压器的容量不应小于75%的全部负荷。电力潮流变化大、电压偏移大的变电所，宜采用有载调压变压器。变电所的操作电源宜采用免维护铅酸电池直流屏。10kV侧设置集中自动补偿装置。10kV及35kV侧单相接地电容电流经计算后超过10A时，采用消弧线圈接地方式。
工程设计举例：
1、变电所位置及变压器选型
在露天矿工业场地东南角设露天矿110kV变电所一座。
露天矿负荷统计折合到变电所110kV母线的结果：有功功率23511.9kW；无功功率9421.6kvar；视在功率25329.3kVA。露天矿110kV变电所主变压器两台，型号为SFSZ10-20000/110 110±8×1.25%/38.5±5%/10.5kV YNyn0d11 20000/20000/20000 kVA三绕组有载调压电力变压器，两台同时工作分列运行，负荷率为0.63，保证率为0.79。
2、变电所主接线及平面布置
110kV、35kV、10kV侧均采用单母线分段接线方式。110kV、35kV及10kV配电装置均布置在室内，两台主变压器设在室外。变电所主要由110kV配电室、35kV及10kV配电室、电容器室、室外两台主变压器组成。110kV配电室、电容器室为单层建筑；35kV及10kV配电室为二层建筑，35kV配电室及控制室设在二层，10kV配电室及消弧室设在一层。
110kV配电装置选用ZF12-126型GIS组合电器；35kV配电装置选用KYN66-40.5型手车式高压开关柜，内配SFM-40.5型永磁真空断路器；10kV配电装置选用KYN28(A)-12型金属铠装封闭式高压开关柜，内配SEM-12型永磁真空断路器。电容器室设10kV无功自动补偿装置2套。消弧室设ZDBG-10/5-50 型10kV消弧线圈自动调谐及接地选线装置2套。
110kV侧采用架空进、出线，35kV侧采用架空进、出线，10kV侧采用封闭母线进线、电缆出线。
中图分类号：TD61
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）007-030-02
1 工程概况
杨柳煤矿位于贵州省黔西县东部，距县城约25公里，属协和乡、钟山镇和谷里镇管辖。黔西县境内现有110kV变电所4座，即黔西110kV变电所，其主变容量为1?6MVA＋1?0MVA；甘棠110kV变电所，其主变容量为2?0MVA；林泉110kV变电所，其主变容量为2?0MVA。太来110kV变电所，其主变容量为1?0MVA。黔西县还有仁和（1?MVA）、雨朵（1?MVA）、中坪（1?.15MVA）、钟山（1?MVA）、协和（2?MVA）等5座35kV变电所。
2 电力负荷的确定
根据矿井主要设备选型和全矿井用电负荷统计，计算出矿井后期负荷功率。为提高矿井用电功率因数，减少电能损耗，提高电气设备利用率，设计在矿井高压母线上安装3600kvar高压电容器。补偿后矿井负荷为：
(1)在正常涌水量时：有功功率7872.2kW；无功功率2534.3kvar；视在功率8270.1kVA；自然功率因数0.95。
(2)在最大涌水量时：有功功率9953.9kW；无功功率4137.8kvar；视在功率10779.7kVA；自然功率因数0.92。
3 电源点的确定
杨柳矿后期最大计算电力负荷（最大涌水时）为10779.7kVA。矿井距太来110kV变电站约9km，距甘棠110kV变电站约15.05km，距黔西110kV变电所距离约23km。距协和35kV变电站约5.8km，距高山35kV变电站约8.5km。
由于黔西110kV变电站距离本矿井太远，如由其向本矿井供电，工程量很大，设计暂不考虑由其引入矿井供电电源。而太来变电站没有备用出线间隔，无法向本矿井供电。根据前述矿井附近的现有及规划电源条件，以及用电负荷情况，现提出以下两个矿井供电方案。
(1)方案一
矿井采用35kV供电，即在杨柳矿井工业场地建一座35/10kV变电所，一回路电源引自引自甘棠110kV变电站，电压35kV，导线型号为LGJ-240，线路长度约为15.05km。另一回路电源引自高山矿35kV变电站，电压35kV，导线型号为LGJ-240，线路长度约为8.5km。
(2)方案二
矿井采用35kV供电，即在杨柳矿井工业场地建一座35/10kV变电所，一回路电源引自引自甘棠110kV变电站，电压35kV，导线型号为LGJ-240，线路长度约为15.05km。另一回路电源引自协和35kV变电站的电源引自太来110kV变电站的35kV母线段上，电压35kV，导线型号为LGJ-185，线路长度为5.8km。
(3)两个方案经济和技术比较
在经济方面：从投资看，两个方案均考虑35/10kV变电所，故变电所部分投资相同。线路部分：方案一中除要架设本矿的电源线路，还需改造高山矿35kV变电站的电源线路，共需架设线路30.55km，方案二需架设的电源线路20.85km。方案二投资较少。
在技术方面，方案二相对方案一，需要变电所管理人员的专业知识更加丰富，才能更好的管理；经校验，方案一和方案二均能满足矿井供电质量的要求。加上将来可利用矿井瓦斯发电作为补充电源，矿井供电质量和可靠性将得以更大的提高。因此，本设计选用方案二作为杨柳矿供电方案。
4 35kV线路导线、避雷线及杆塔的选择
贵州地区山多、沟多、树多，地形、地貌、地质的变化也较复杂，给架设输电线路带来了一定的困难。输电线路的路径宜尽量利用山头坡顶，少砍伐树木少占农田。线路考虑防污、防震，采用合成绝缘子。
矿井35kV变电所后期最大计算用电负荷为10779.7kVA。设计从甘棠110kV变电站和协和35kV变电站各引出一回35kV线路向杨柳矿35kV变电所供电，按经济电流密度选择，并按允许电压降校验，最终从甘棠110kV变电站到矿井35kV变电所线路导线型号选用LGJ-240；从协和35kV变电站到矿井35kV变电所线路导线型号选用LGJ-185。其中甘棠110kV变电站至杨柳矿35kV变电所线路长度为15.05km，协和35kV变电所至杨柳矿35kV变电所线路长度为5.8km，两条线路均全线架设OPGW复合光纤地线，芯数为8芯，既作为线路的防雷保护，又为矿井变电站和上级变电站的通讯提供通道。在35kV线路的始、终端杆上安装氧化锌避雷器。
5 矿井35kV变电所的确定
矿井工业广场内设35/10kV变电所一座，在选址时考虑到了进出线方便、接近负荷中心以及防洪排涝等因素。根据统计，前期10kV侧最大有功电力负荷6195.5W，视在功率为6717kVA（电容补偿后）；后期10kV侧最大有功电力负荷9953.9kW，视在功率为10779.7kVA（电容补偿后）。主变压器台数的确定：
方案一：选用两台SZ11-10000/35，35??.5%/10.5kV，10000kVA主变压器,前期两台主变一用一备，当工作变压器故障时，备用变压器自动投上，可以满足全矿井负荷用电需要。负荷系数为0.67，保证系数为1.49。后期两台主变分列运行，互为备用，两台主变同时工作的负荷系数为0.54，当一台主变检修或故障，另一台主变工作的事故保证系数为0.93。可以满足全矿井一，二级负荷用电需要。优点是接线简单，控制、管理操作简单，运行方便，投资省。缺点是适应负荷变化能力较小，前期按主变安装容量收取基本电费的费用较高。
