隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力負(fù)荷增長，110kV變電站作為電網(wǎng)中壓與高壓系統(tǒng)的樞紐節(jié)點(diǎn)，其電氣設(shè)計(jì)的合理性直接影響供電可靠性、電能質(zhì)量及全壽命周期成本。本文結(jié)合工程實(shí)踐與規(guī)范要求，從主接線、設(shè)備選型、布置設(shè)計(jì)到二次系統(tǒng)、防雷接地等維度，系統(tǒng)闡述110kV變電站電氣設(shè)計(jì)的核心要點(diǎn)與實(shí)施路徑，為同類工程提供參考。一、設(shè)計(jì)依據(jù)與原則（一）設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)需嚴(yán)格遵循國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB____）、《110kV～750kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB____）、《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》等，同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目所在地電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷特性及地形條件開展針對性設(shè)計(jì)。（二）設(shè)計(jì)原則1.可靠性：主接線與設(shè)備配置滿足“N-1”準(zhǔn)則，關(guān)鍵設(shè)備（如主變、斷路器）具備冗余或快速投切能力，保障故障時(shí)負(fù)荷持續(xù)供電。2.經(jīng)濟(jì)性：在滿足可靠性的前提下，優(yōu)化設(shè)備選型與布置，降低初期投資與運(yùn)維成本，兼顧全壽命周期效益。3.靈活性：主接線與配電裝置預(yù)留擴(kuò)建接口，適應(yīng)負(fù)荷增長或電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整需求；設(shè)備選型兼容不同運(yùn)行工況（如檢修、故障切換）。4.合規(guī)性：嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保、消防、職業(yè)健康等規(guī)范，控制噪聲、電磁輻射等環(huán)境影響，確保安全生產(chǎn)。二、電氣主接線設(shè)計(jì)（一）電壓等級與接線形式110kV變電站通常包含110kV、10kV（或35kV）兩級電壓，主接線需結(jié)合變電站類型（終端/中間站、負(fù)荷/樞紐站）選擇：110kV側(cè)：終端變電站（進(jìn)線2回、主變2臺）宜采用內(nèi)橋接線，利用橋斷路器實(shí)現(xiàn)進(jìn)線與主變的靈活切換，減少斷路器數(shù)量；中間變電站（進(jìn)線≥3回、出線向電網(wǎng)延伸）可采用單母線分段接線，通過分段斷路器提高供電可靠性。10kV側(cè)：考慮出線規(guī)模（通常12~24回），采用單母線分段帶旁路母線接線，配置旁路斷路器，便于出線斷路器檢修時(shí)不中斷供電；若負(fù)荷可靠性要求較低，可簡化為單母線分段（無旁路），降低投資。（二）主變配置主變臺數(shù)宜為2臺，容量根據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測確定（如50MVA、63MVA），采用有載調(diào)壓變壓器（電壓比110±8×1.25%/10.5kV），滿足電壓調(diào)整需求；若負(fù)荷波動小，可選用無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器降低成本。主變接線組別采用Dyn11，抑制諧波并保障單相接地故障時(shí)的供電能力。三、主要電氣設(shè)備選型（一）主變壓器優(yōu)先選用節(jié)能型油浸式變壓器（如S13-M.RL系列），空載損耗≤800W、負(fù)載損耗≤5000W（以63MVA為例），降低運(yùn)行能耗；若場地受限或?qū)煽啃砸髽O高，可選用干式變壓器（如SCB13系列），但成本較高。（二）斷路器110kV側(cè)：選用SF?斷路器（如LW____型），額定電流3150A，開斷電流40kA，具備免維護(hù)、滅弧能力強(qiáng)的特點(diǎn)；若采用GIS（氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備），可縮小占地面積，但初期投資增加約30%。10kV側(cè)：選用真空斷路器（如VS1-12型），額定電流630A/1250A，開斷電流25kA，適用于頻繁操作場景，維護(hù)量低。（三）互感器與避雷器電流互感器（CT）：110kV側(cè)采用電容式CT（如TYD110/√3-0.02H），準(zhǔn)確級0.2S/5P20，變比600/5；10kV側(cè)采用繞組式CT（如LZZBJ9-10），準(zhǔn)確級0.5/10P10，變比1000/5，滿足計(jì)量與保護(hù)需求。電壓互感器（PT）：110kV側(cè)采用電容式PT（TYD110/√3），10kV側(cè)采用電磁式PT（JDZ10-10），配置熔斷器保護(hù)。避雷器：110kV側(cè)選用氧化鋅避雷器（YH10WZ-108/281），10kV側(cè)選用YH5WZ-17/45，安裝于主變高壓側(cè)、母線及10kV出線柜，限制雷電過電壓與操作過電壓。（四）母線與電纜110kV母線：采用軟母線（鋼芯鋁絞線LGJ-400/35），屋外布置時(shí)考慮風(fēng)偏、覆冰等氣象條件，安全距離≥1.5m；若采用GIS，母線為銅排（TMY-100×10），密封于氣室。10kV母線：屋內(nèi)開關(guān)柜采用銅排（TMY-100×10或TMY-125×10），按經(jīng)濟(jì)電流密度（1.8A/mm2）與熱穩(wěn)定（短路電流25kA，持續(xù)時(shí)間2s）校驗(yàn)截面。電纜選型：10kV出線采用交聯(lián)聚乙烯電纜（YJV22-8.7/15kV-3×120），直埋或穿管敷設(shè)，滿足載流量與熱穩(wěn)定要求。四、配電裝置布置（一）110kV配電裝置采用屋外中型布置（斷路器單列布置，母線橋連接），占地面積約15m×50m，設(shè)備間距滿足安全距離（如斷路器與母線距離≥2.5m）；若用地緊張，可采用GIS布置，將斷路器、隔離開關(guān)、CT等集成于金屬氣室，占地僅為屋外布置的1/3~1/2，但需加強(qiáng)通風(fēng)與密封性檢測。（二）10kV配電裝置采用屋內(nèi)開關(guān)柜布置，選用KYN28A-12型中置柜，單列或雙列布置，柜間距離≥1.2m，維護(hù)通道≥1.5m；設(shè)置專用電纜層與通風(fēng)系統(tǒng)，降低柜內(nèi)溫升。電容器組（補(bǔ)償容量按主變?nèi)萘康?0%~15%配置）采用框架式電容器柜，與開關(guān)柜并列布置，便于集中補(bǔ)償與維護(hù)。（三）總平面協(xié)調(diào)主變布置于屋外，與110kV配電裝置間距≥10m（考慮火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)）；10kV配電室靠近主變低壓側(cè)，縮短電纜長度；控制室（含二次設(shè)備、直流系統(tǒng)）布置于站區(qū)中部，便于巡視與信號傳輸；輔助設(shè)施（如消防水池、事故油池）按規(guī)范設(shè)置，滿足環(huán)保要求。五、二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）繼電保護(hù)配置主變保護(hù)：配置差動保護(hù)（速斷，動作時(shí)間≤0.05s）、瓦斯保護(hù)（輕瓦斯報(bào)警、重瓦斯跳閘）、過流保護(hù)（帶時(shí)限，作為后備），110kV側(cè)零序過流保護(hù)（接地故障時(shí)動作）。線路保護(hù)：110kV線路配置距離保護(hù)（三段式，Ⅰ段保護(hù)80%線路，動作時(shí)間0s）、零序電流保護(hù)（接地故障）；10kV線路配置過流保護(hù)（帶時(shí)限）、速斷保護(hù)。母線保護(hù)：10kV母線采用不完全差動保護(hù)（利用進(jìn)線與出線CT構(gòu)成差動回路），動作時(shí)間≤0.1s。（二）自動化與通信系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)：采用分層分布式結(jié)構(gòu)，包含間隔層（測控裝置、保護(hù)裝置）與站控層（監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動裝置），實(shí)現(xiàn)遙測（電流、電壓、功率）、遙信（開關(guān)位置、告警）、遙控（斷路器分合）功能，支持無人值守（需配置視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)）。通信系統(tǒng)：110kV線路采用光纖通信（OPGW光纜），連接至地區(qū)調(diào)度中心；站內(nèi)通信采用工業(yè)以太網(wǎng)，傳輸保護(hù)、監(jiān)控信號；配置GPS時(shí)鐘同步裝置，確保各裝置時(shí)間一致。（三）直流系統(tǒng)配置高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)，蓄電池容量按事故放電1h（負(fù)荷電流10A）設(shè)計(jì)，選用閥控式鉛酸蓄電池（220V，100Ah）；充電裝置容量為蓄電池容量的10%+經(jīng)常性負(fù)荷+事故負(fù)荷，確保交流失電后仍能維持保護(hù)、控制回路供電。六、防雷與接地設(shè)計(jì)（一）防雷保護(hù)直擊雷防護(hù)：在站區(qū)制高點(diǎn)（如主變旁）設(shè)置獨(dú)立避雷針（高度25m），保護(hù)范圍覆蓋主變、110kV配電裝置；進(jìn)線終端桿設(shè)置避雷線，保護(hù)線路進(jìn)線2km段。侵入波防護(hù)：110kV進(jìn)線斷路器外側(cè)、主變高壓側(cè)、10kV母線及出線柜均安裝氧化鋅避雷器，限制雷電波侵入；10kV電纜出線在終端頭處加裝電纜護(hù)層保護(hù)器，抑制感應(yīng)過電壓。（二）接地系統(tǒng)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)：采用水平接地帶（40×4鍍鋅扁鋼）與垂直接地極（Φ50×2500鍍鋅鋼管）組成復(fù)合接地網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸5m×5m，埋深0.8m；主變中性點(diǎn)、避雷器、CT/PT外殼等均可靠接地。接地電阻要求：工頻接地電阻≤0.5Ω（采用降阻劑或深井接地極，若土壤電阻率高，可放寬至1Ω）；接觸電位差≤50V，跨步電位差≤100V，滿足人身安全要求。七、節(jié)能與環(huán)保設(shè)計(jì)（一）設(shè)備節(jié)能主變選用能效一級產(chǎn)品，空載損耗比標(biāo)準(zhǔn)值低20%；10kV斷路器選用低能耗真空滅弧室，降低操作功耗。無功補(bǔ)償采用自動投切電容器組（配置電抗率7%的串聯(lián)電抗器，抑制諧波放大），補(bǔ)償后功率因數(shù)≥0.95，減少線路損耗。（二）環(huán)境控制主變選用低噪聲型號（噪聲≤65dB），布置于站區(qū)邊緣并設(shè)置隔音墻；10kV開關(guān)柜采用全密封設(shè)計(jì)，降低電磁輻射與局放噪聲。站區(qū)綠化采用防塵降噪植物（如側(cè)柏、冬青），減少揚(yáng)塵與噪聲擴(kuò)散；雨水收集系統(tǒng)用于綠化灌溉，節(jié)約水資源。八、施工與調(diào)試要點(diǎn)（一）施工質(zhì)量控制設(shè)備安裝前需開箱檢驗(yàn)，核對型號、參數(shù)與附件；GIS安裝時(shí)嚴(yán)格控制氣室清潔度（顆粒度≤100μm），采用氦質(zhì)譜檢漏（漏率≤1×10??Pa·m3/s）。電纜敷設(shè)時(shí)分層排列，控制彎曲半徑（≥20倍電纜直徑），終端頭制作采用冷縮工藝，確保絕緣性能。（二）調(diào)試與驗(yàn)收保護(hù)調(diào)試：采用繼保測試儀模擬故障電流、電壓，校驗(yàn)保護(hù)定值（如主變差動保護(hù)比率制動系數(shù)0.3~0.5）、動作時(shí)間；整組傳動試驗(yàn)驗(yàn)證開關(guān)分合邏輯。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：模擬遠(yuǎn)動信號傳輸，測試“四遙”功能；直流系統(tǒng)帶載試驗(yàn)（放電1h后電壓≥85%額定值）。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)備參數(shù)符合設(shè)計(jì)，保護(hù)動作可靠，接地電阻、噪聲、電磁輻射等指標(biāo)滿足規(guī)范