110KV智能GIS变电站设计

摘要：随着我国经济的快速发展，110千伏电压等级电网逐步完善，110千伏变电站建设规模大幅增加。根据新的设计理念，合理规划、优化设计、土地压缩和合理利用，以及技术经济方案的合理性，已经成为越来越重要的指标。因此，在设计过程中，先进的设计亮点、设计思路、设计理念、设计案例等。需要广泛借鉴和吸收，从而达到优化110千伏变电站设计的目的。

关键词：110kV；智能变电站；电气设计； 一、GIS变电站的优点

节约土地、占地面积小、技术先进、运行可靠。GIS变电站解决了隔离开关的运行可靠性难题。在AIS变电站内户外高压隔离开关是受环境和气候影响最大的电气设备之一。由于恶劣的条件，几年过去后，风、雨、雪、霜、太阳、热、灰尘、盐雾、污秽、鸟虫等环境和气候条件，容易导致隔离开关发生机械或电气故障，接触表面积灰污染，腐蚀，复合膜的表面接触电阻增加，温度太高。根据操作经验，户外隔离开关的工作电流如果额定电流为70%，一般会过热。随着设备的老化和电力负荷的增加，隔离开关所造成的停电事故不断发生，并在上升，威胁到电力系统的运行安全。GIS采用全SF6密封的隔离开关，从根本上避免了大气条件对触头的影响，可保证在长期运行中不会因接触电阻升高导致触头过热，解决了隔离开关的运行可靠性。维护方便。GIS基本属于免维护设备，检修周期长、维护工作量小。设备一般仅要求5～7年进行一次预防性实验。断路器和隔离开关的操动机构都可以进行整体更换，一次设备可分相整体更换。

二、实际设计应用时需要注意和完善的地方

1.结合地区特点进行优化设计。可以结合应用地区特点进行优化，例如在农村地区所用变电站方案基础上，可以扩大其内桥接线，配电装置采用GIS，并调整其总平面布置，若变电站选址在偏远的农村地区，为了简化出线和走廊方向，便于架空出线，可以将10kV开关室布置成L型的一层建筑；再如小城市城区所

用变电站方案，为了优化城市变电站整体性能，其形式可采用全户内布置，若变电站的选址在市郊附近，在不考虑噪声和外观的情况下，可以采取在变电室屋顶布置GIS，在户外布置主变的方案。

2.110kV电压互感器的优化。传统设计方案中110kV电压互感器设置在电源侧，而110kV变电站多为终端变，110kV接线以内桥为多，习惯在桥两侧经隔离开关装设电压互感器，这样对于保护、计量、测量、电源自投等都带来好处。对于扩大内桥接线的优化方案，为了有利于自投电源的检测，可将一组电压互感器加设在双桥中间。

3.110kV无功补偿容量的优化。按照《国网110kV变电站设计准则》，10kV无功补偿的容量需应是主变容量的10～30%，每台主变变压器配备2组补偿装置，分别用2台开关柜对其进行控制，所配容性无功补偿装置对于110kV变电站而言，其主要作用是对变压器的无功损耗进行补偿，并非主要针对负荷侧的无功损耗进行补偿，而且配备无功补偿装置后，当主变压器承载达到最大负荷时，其高压侧的功率因数需大于0.95。以主变容量为50MVA为例，按其容量20%配置，其无功补偿容量应为10MVar，电容应配置4008+6012kVar,单只电容器容量334kVar。此外，在设计准则里要求需在每组电容器上串联增设电抗率为5%或12%的电抗器，以限制涌流。

4.变压器室散热通风及GIS室内行车设置。全户内布置的城市变电站中，应重视变压器室的散热通风，在分析其自然通风的热量传导和流动机理的同时，应兼顾变压器自身结构、变压器室高度以及其进排风口面积之间的关系。

三、新技术在智能化变电站的应用

1.电气设备绝缘在线监测系统。绝缘监测是指在电气设备运行中使用，正常信号和异常信号，包括电压、电流、局部放电、介质损耗、漏电流和电容设备等信号来监测设备的绝缘状态。基于监测信号的特征参数，现代智能处理技术可以反映电气设备绝缘的运行工况，从而实现现场测试运行的电力设备或实时监测与诊断的不间断的状态。具有较强的真实性，灵敏度高，体现了及时的特点。

2.SF6密度微水监测系统：微水与密度在线监测装置主要用于封闭式组合电器各气室SF6气体的微水、密度、温度等参数的监测，该装置已普遍应用于110kV及以上电压等级的GIS气室SF6气体的监测。根据气室SF6气体的状态信息，可以实现开关状态的诊断功能。

在线监测及诊断的任务是了解和掌握设备的运行状态，包括采取各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态作出报警，以便运行人员及时处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。实现开关绝缘的状态检修，减少停电时间和节省管理维护成本，提升变电站安全生产的智能化管理水平。

所有断路器及母线气室分别加装微水与密度传感器，传感器配置三通，三通接口与GIS厂家对接。

3. 当GIS内部发生局部放电时，能激励起1GHz以上的超高频电磁信号。由于GIS具有同轴谐振腔结构，使得超高频电磁波信号在GIS内部传播时衰减较小，因此可以方便的用超高频探头接收。由于GIS外壳良好的屏蔽作用，外部信号很难进入GIS内部，即使少量的干扰信号进入GIS，其频率也远低于超高频（300~3000 MHz）的范围。因此，在超高频的范围内提取局部放电信号时，大大减少了外界干扰信号。通常采用内置式局放传感器，安装检测方便，灵敏度更高。当GIS设备内部有局部放电信号产生时，系统通过采集局部放电产生的超高频电磁信号，对数据自动进行分析处理，及时对局部放电类型及放电位置进行识别、记录。从而向用户实时提供设备的局放状态，以便及时制定检修方案。

通常每个断路器气室加装1个局放传感器、每个主母线气室加装1个局放传感器；每个局放传感器内置数据采集处理装置，并将局放数据转换为数字信号，通过数据电缆连接到局部放电监测IED，IED进行数据汇总分析后通过RS485通讯方式将数据传输到后台。

总之，推动变电站企业的长远发展，为其他企业的发展提供一定的借鉴意义，从而推动我国经济的整体发展，促进我国电网的智能化与高效化发展。

参考文献：

[1]刘霞.关于110KV智能GIS变电站设计.2020.

[2]程兆荣.浅析110kV智能变电站电气设计的特点分析.2019.