110k V變電站電氣設(shè)計及其防雷保護

王寶英

（中冶焦耐工程技術(shù)有限公司）

0 引言

隨著社會發(fā)展各項新型技術(shù)的不斷創(chuàng)新研發(fā)，電力技術(shù)也在我國獲得了大力發(fā)展，110kV變電站對于人類社會的日常供電中作用重大。但是長期所處外部工作環(huán)境，極易受天氣等外在因素影響變電站的安全穩(wěn)定運行［1］，所以為了保證110kV變電站可以為人們正常供電，有必要對110kV變電站電氣設(shè)計及防雷保護問題進行探究，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計，提高110kV變電站的自我防控技術(shù)水平，保證其能夠為社會穩(wěn)定供電。

1 110k V變電站電氣設(shè)計防雷保護意義

隨著人們逐漸增加的電能需求，也自然提高了供配電的安全運行穩(wěn)定性標準，能夠合理運用變電站，更好地滿足社會大眾在日常生活、生產(chǎn)中的用電所需，對于能耗問題有效控制，110kV變電站已經(jīng)作為我國供配電網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組成，所以保障110kV供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，不僅需要優(yōu)化現(xiàn)有電氣設(shè)計，還需要增強變電站的防雷能力［2］。這樣才能夠不斷完善變電站整體性能，也能夠為用戶們提供更加安全全面的技術(shù)服務(wù)。

2 110k V變電站電氣設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

想要保證110kV變電站的安全穩(wěn)定運行，電氣設(shè)計方案是否科學(xué)合理對變電站的綜合運行效率產(chǎn)生直接影響，通過電路滿足差異化電氣設(shè)備連接，從而成功轉(zhuǎn)化電力資源效能。電氣主接線可以實現(xiàn)基于電源線、引出線，充分運用母線安全運營變電站。那么在設(shè)計110kV變電站的電氣主接線時，就需要遵循以下原則［3］：

1）以變電站和電網(wǎng)的實際運行狀態(tài)為設(shè)計依據(jù)，從全面視角綜合考量設(shè)計影響因素，制定科學(xué)合理最優(yōu)化的電氣組接線方案。

2）間接采購電氣設(shè)備性能，科學(xué)規(guī)劃配電結(jié)構(gòu)，并且設(shè)計配電路自動跳閘保護系統(tǒng)，確保區(qū)域電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運行。

3）電氣設(shè)備的連接工具以電氣主接線為主，立足長期和短期都需要對100kV變電站的運行負荷影響進行分級。

2.2 電氣主接線設(shè)計

在設(shè)計電氣主接線的過程中，需要考慮內(nèi)容包括以下幾方面：110kV變電站處于電力系統(tǒng)中的地位作用；立足長期和短期的不同發(fā)展規(guī)模；能夠?qū)崿F(xiàn)負荷分級明確出現(xiàn)回路所致主接線的影響情況；主變臺數(shù)所造成的主接線影響情況；變站的備用容量所造成的主接線影響情況。

變電站中的電氣主接線主要是在變電站的電力系統(tǒng)中，為了更好地符合既定功率傳送與運行的要求而實現(xiàn)電氣設(shè)備之間連接的電路，這一電路本身具備傳送電能的作用和價值，一般電氣主接線是將電源的進線與引出線作為整個線路的基礎(chǔ)，然后將母線作為中間環(huán)節(jié)，從而形成電能輸配電路。

所以在本次設(shè)計電氣主接線首先需要結(jié)合110kV變電站的實際情況，結(jié)合擬定方便可行的主接線方案，主要包括了主變壓器的容量、臺數(shù)、形式、各級配電裝置具體的接線方式，與主接線的需求相結(jié)合，基于技術(shù)層面對不同接線設(shè)計方案優(yōu)缺點進行論證，確保電氣接線方案最優(yōu)化成功繪制主接線圖。與當?shù)仉娏\營的實際情況結(jié)合［4］，盡可能選擇同類型輸電材料，在具體選擇過程中還需要對輸電線路質(zhì)量及線損相關(guān)問題綜合考慮，確保今后電網(wǎng)升級改造中能夠選擇材料規(guī)格等同的輸電材料。在變電站的電氣設(shè)備選擇的過程中為了更好提高變電站的運營可靠性，所有的電氣設(shè)備都需要進行標準可靠的數(shù)據(jù)測試，在鑒定通過之后，才可以投入變電站的建設(shè)當中。

3 110k V變電站防雷保護設(shè)計

3.1 雷電入侵途徑

電能對于我們的當代社會生活各方面發(fā)展來講，是不可或缺的關(guān)鍵能源，保護電能也是社會各行業(yè)均能夠正常有序運行的實際所需，但是外在天氣還是會不可避免地對110kV變電站運行產(chǎn)生較大影響。一旦遭受意外雷擊便會在一定程度上對變電站運行安全穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，與目前的110kV變電站運行情況來看，所遭受的雷擊通常會造成較大的受損可能性，以及局部線路防護層也會發(fā)生意外破損，造成較大的變電站內(nèi)部轉(zhuǎn)化電壓，超出原本承受標準內(nèi)的電壓限制。這樣便會不斷減小110kV變電站的使用期限［5］。應(yīng)當采用有關(guān)技術(shù)手段保護110kV變電站，這樣便能夠有效避免變電站所受雷擊。變電站電力設(shè)備直接遭受雷擊情況相對較小，一般情況下會沿著電源入侵，譬如避雷器動作就是避雷器增加兩倍疊壓后，發(fā)生的電磁感應(yīng)耦合低壓，運用自動化、微機保護模塊所致。雷電極可能沿通訊網(wǎng)入侵，雷電引發(fā)通信設(shè)備電路的過電壓，一般會在串行通信口直接作用電位差，這是低壓電源缺少必要的防雷措施所致。

3.2 防雷保護設(shè)計方案

在如今有關(guān)110kV變電站的防雷保護設(shè)計中，現(xiàn)有設(shè)計通常在極易發(fā)生雷擊所在位置范圍內(nèi)，安裝防雷設(shè)備或電力導(dǎo)線安裝防雷層。面對直擊雷情況，可以運用避雷線、避雷針、避雷網(wǎng)以及避雷器等，設(shè)計防雷接地裝置快速成功實現(xiàn)雷電流接地。需要實現(xiàn)變電站系統(tǒng)與公共系統(tǒng)之間的有效接地單點連接。此種接地形式可以有效避免雷擊所造成的儀表功能損害。同時在實現(xiàn)等電位接地過程中，還應(yīng)當進一步重視現(xiàn)場施工標準，系統(tǒng)化接地范圍應(yīng)當保持于20m以上，引下線的整體電纜距離則應(yīng)當在2m以上［6］。也可全面勘測現(xiàn)場環(huán)境情況，之后在雷擊頻率較高的位置安裝SPD設(shè)備，從而實現(xiàn)對電流的分流處理，有效避免雷擊災(zāi)害。

對于整體的變電站防雷設(shè)計則需要將避雷針安裝所需位置上，從而對變電站所受雷電干擾情況的發(fā)生率有效控制。構(gòu)建屏蔽體，從而有效避免出現(xiàn)雷擊情況中的電磁脈波，干擾現(xiàn)場儀表的系統(tǒng)功能。對于不同的雷電破壞類情況的出現(xiàn)，確保整體選擇的合理性。在110kV變電站電路系統(tǒng)控制中，構(gòu)建屏蔽體能夠有效控制且阻斷電磁脈波，防止出現(xiàn)DCS受雷擊的干擾情況，加大對其的保護力度。也可對于110kV變電站的內(nèi)部設(shè)施設(shè)備，譬如計算機主機、載波機、RTU等設(shè)備，可以運用建筑物屏蔽措施，對保護對象采用金屬網(wǎng)管、金屬網(wǎng)泊殼成功包圍，從而實現(xiàn)保護目的。還可以運用恰當布線，對于產(chǎn)生的電磁脈沖干擾情況有效預(yù)防。

除此之外，現(xiàn)代化科技的飛速發(fā)展也使得變電站防雷措施有創(chuàng)新方向，大力建設(shè)智能化變電站設(shè)計智能防雷保護系統(tǒng)以及智能化防雷檢測，譬如一旦發(fā)生變電站供電故障情況，能夠自動檢測微歐表的具體框架、電纜屏蔽層以及機柜，從而根據(jù)檢測情況自動開啟備用系統(tǒng)變電站，確保電氣導(dǎo)通便可以對雷電所致?lián)p失情況有效控制。

4 結(jié)束語

總而言之，日后對于110kV變電站的電氣設(shè)計和防雷保護設(shè)計中，需要制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案，與110kV變電站的實際運行情況相結(jié)合，并綜合考慮所處當?shù)氐耐饨缣鞖?、位置環(huán)境等因素，科學(xué)設(shè)計防雷保護措施，在未來110kV變電站運行發(fā)展中，也會運用更完善的電氣設(shè)計和防雷保護措施，確保110kV變電站能夠安全穩(wěn)定運行。