CN113451930B - 工业园区的110kV变电站电气设计方法及设计装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了工业园区的110kV变电站电气设计方法及设计装置，设计方法包括：获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式；结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围；其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式。本申请提供了一套适用于工业园区建站的设计流程，可实现工业园区的快速建站，提高了工业园区变电站用地的灵活性，可以根据地形地况灵活布置各个模块。

Description

工业园区的110kV变电站电气设计方法及设计装置

技术领域

本申请涉及变电站电气设计技术领域，尤其涉及工业园区的110kV变电站电气设计方法及设计装置。

背景技术

近些年来，随着经济快速发展，城市用地日益紧张，电网建设规模飞速发展，传统的110kV变电站的设计及建设方案开始显现用地及建设周期的短板。110kV变电站分为户外和户内变电站，变电站的建设包括结构、建筑、排水、暖通、电气安装、站区照明及动力、防雷接地等内容，涉及“规划、选址、勘察、设计、工程报建、物资采购、四通一平、建筑和安装施工、调试、绿化恢复、投产验收等”全周期各方面的工作内容。一般须设变电站站界围墙，用地规整方正，建设周期一般需要20个月。

工业园区一般处于城市中心或附近，具有负荷密集、经济发展快、对电力需求高的特点。作为工业园区的心脏，110kV变电站被赋予了“绿色、智能、集约、快速建设”的要求，传统变电站人工、土建成本高以及建设周期长等问题越发不能满足工业园区的发展需求。

发明内容

本申请提供工业园区的110kV变电站电气设计方法及设计装置，以解决现有技术中传统变电站人工、土建成本高以及建设周期长的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种工业园区的110kV变电站电气设计方法，包括：获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式；结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围；其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式。

可选地，根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，包括：根据站址的自然条件和短路水平，确定电气设备的爬电距离、绝缘形式和110kV变电站的布局样式；其中绝缘形式包括空气绝缘和非空气的气体绝缘；110kV变电站的布局样式包括整体式和分散式。

可选地，站址的自然条件包括污秽水平和海拔高度；舱体布置方式包括组合舱布置和分散单元化布置。

可选地，建设模式包括模式A；在模式A中，110kV配电装置采用单母线分段接线，出线为6～8回；10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为30～45回；每台主变配3组无功补偿装置；110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于一体化的GIS舱内；10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内。

可选地，模式A的最大负荷需求120MVA，负荷等级为一、二级。

可选地，建设模式包括模式B；在模式B中，110kV配电装置采用线变组接线，出线为2回；10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为20回；每台主变2组无功补偿装置；110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于单元化的GIS舱内；10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内。

可选地，模式B的最大负荷需求60MVA，负荷等级为二、三级。

可选地，建设模式包括模式C；在模式C适用于用地条件不规整的工业区；模式C的规模与模式B一致，模式C的最大负荷需求60MVA，负荷等级为二、三级；在模式C中，10千伏无功补偿、10kV站用变、10kV接地变采用单元舱，利用不规则的地形分散布置，舱间采用电缆进行电气连接。

为解决上述技术问题，本申请提出一种工业园区的110kV变电站电气设计装置，包括：影响因素获取模块，用于获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；建设模式模块，用于根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式；其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式；运维指令模块，用于结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围。

可选地，建设模式模块还用于：根据站址的自然条件和短路水平，确定电气设备的爬电距离、绝缘形式和110kV变电站的布局样式；其中绝缘形式包括空气绝缘和非空气的气体绝缘；110kV变电站的布局样式包括整体式和分散式。

本申请提出工业园区的110kV变电站电气设计方法及设计装置，设计方法包括：获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式；结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围；其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式。本申请提供了一套适用于工业园区建站的设计流程，可实现工业园区的快速建站，提高了工业园区变电站用地的灵活性，可以根据地形地况灵活布置各个模块。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请工业园区的110kV变电站电气设计方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请建设模式中模式A一实施例的示意图；

图3是本申请建设模式中模式B一实施例的示意图；

图4是本申请建设模式中模式C一实施例的示意图；

图5是本申请工业园区的110kV变电站电气设计装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供变电站进一步详细描述。

工业园区的110kV变电站电气设计方法应紧密贴合工业园区的电力需求特性，以实现快速建站、灵活用地的发展目标。但是传统变电站存在人工、土建成本高以及建设周期长的问题，具体地：

1)传统变电站现场工作量大，建设周期长，无法满足工业园区电力先行、快速建站的要求；

2)传统变电站设计方案较死板，用地过于规整，不能快速响应工业园区用地灵活的要求。

基于此，本申请提出一种适应工业园区特性的110kV变电站电气设计方法，请参阅图1，图1是本申请工业园区的110kV变电站电气设计方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S110：获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平。

110kV变电站在电网中在电网系统中比较重要，尤其在工业园区承担着能源供给的重要责任，工业园区的110kV变电站一般是降压变电站，通过变压器将电网中的110kV系统转化为10kV送至各个用电设施。

110kV变电站电气设备主要包括：一次设备以及二次设备。一次设备是指直接生产、输送、分配电能的设备，主要包括：变压器、断路器、隔离开关、母线、避雷器、无功补偿装置。二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，主要包括：继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置、自动化系统等。本实施例主要针对110kV变电站的一次设备接线及布置设计。

首先获得工业区域的110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合可以包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平等相关因素，站址的自然条件进一步包括污秽水平和海拔高度。

S120：根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式。

其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式，舱体布置方式包括组合舱布置和分散单元化布置。

可选地，根据站址的自然条件和短路水平，确定电气设备的爬电距离、绝缘形式和110kV变电站的布局样式；其中绝缘形式包括空气绝缘和非空气的气体绝缘；110kV变电站的布局样式包括整体式和分散式。

S130：结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围。

进一步地，确定110kV变电站的建设模式的使用条件和使用范围是否符合用户单位的运维指令，若是，则结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围。

其中，用户单位的运维指令是指根据用户单位的运维要求处理生成的指令，具体地，运维要求可以根据用户单位的实际需求进行设置，在此不作限制。

最后，在110kV变电站的建设模式和其适用条件和适用范围的基础上，可再进行详细的电气设计。

本申请共形成了3种典型建设模式，分别为模式A、B、C三类。下面具体介绍：

1)模式A

请参阅图2，图2是本申请建设模式中模式A一实施例的示意图。其中，

表示大拼接舱，

表示单元舱。拼接舱表示由单元舱进行拼接形成较大的舱体，舱内可以根据需要包容更多更大的电气设备；单元舱表示无需进行拼接，可作为独立的运输单元以及功能单元，舱内空间有限。

表示110kV GIS组合设备，

表示10kV开关柜。GIS是一种集成程度很高的电气组合设备，表示将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和母线等元件封装在接地的金属壳体内，壳内充0.4～0.6MPS压力的SF6气体作为绝缘介质。10kV开关柜也是一种集成的组合设备，柜内主要部件有断路器、隔离开关、操作机构、互感器以及各种保护装置。

表示110kV主变压器；

表示各电压等级汇流母线；

表示断路器；

表示隔离开关；

表示电流互感器；

表示电压互感器；

表示避雷器；

表示电缆终端。各个元器件通过导体(架空线或电缆)形成电气连接。

模式A采用预制舱式GIS纵列式变电站，其中110kV配电装置采用单母线分段接线，出线为6～8回；10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为30～45回；每台主变配3组无功补偿装置；110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于一体化的GIS舱内；10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内。

可选地，110kV配电装置可以为110kV变压器，10kV配电装置可以为10kV开关柜。

模式A的最大负荷需求120MVA，因此，模式A适用于负荷大，负荷等级为一、二级，用地条件紧张的工业区。

2)模式B

参阅图3，图3是本申请建设模式中模式B一实施例的示意图。模式B采用预制舱式GIS直列式变电站，其中，110kV配电装置采用线变组接线，出线为2回；10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为20回；每台主变2组无功补偿装置；110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于单元化的GIS舱内；10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内。

模式B的最大负荷需求60MVA，因此，模式B适用于符合小，负荷等级为二、三级，用地条件较宽松的工业区。

3)模式C

模式C采用预制舱式GIS直列式变电站，模式C的规模与模式B一致，系统规模相对较小(最大负荷需求约60MVA)负荷等级为二、三级，但适用于用地条件不规整的工业区。

请参阅图4，图4是本申请建设模式中模式C一实施例的示意图。由图中可以看出，模式C采用10千伏无功补偿、10kV站用变、10kV接地变采用单元舱，利用不规则的地形分散布置，舱间采用电缆进行电气连接。

综上，本实施例提出工业园区的110kV变电站电气设计方法，设计方法包括：获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式；结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围；其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式。本实施例提供了一套适用于工业园区建站的设计流程，可实现工业园区的快速建站，提高了工业园区变电站用地的灵活性，可以根据地形地况灵活布置各个模块；并且给出了适用于工业园区的3种110kV变电站建设模式，可广泛应用于工业园区110kV变电站建设。

基于上述的工业园区的110kV变电站电气设计，本申请提出一种工业园区的110kV变电站电气设计装置，请参阅图5，图5是本申请工业园区的110kV变电站电气设计装置一实施例的结构示意图。在本实施例中，设计装置具体包括：

影响因素获取模块110，用于获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；

建设模式模块120，用于根据影响因素集合确定110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成110kV变电站的建设模式；其中，建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式；

运维指令模块130，用于结合用户单位的运维指令，确定110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围。

可选地，建设模式模块120还用于：根据站址的自然条件和短路水平，确定电气设备的爬电距离、绝缘形式和110kV变电站的布局样式；其中绝缘形式包括空气绝缘和非空气的气体绝缘；110kV变电站的布局样式包括整体式和分散式。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种工业园区的110kV变电站电气设计方法，其特征在于，包括：

获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，所述影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；其中，所述站址的自然条件包括污秽水平和海拔高度；根据所述影响因素集合确定所述110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成所述110kV变电站的建设模式；

结合用户单位的运维指令，确定所述110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围；

其中，所述建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式；其中，所述舱体布置方式包括组合舱布置和分散单元化布置；

其中，所述根据所述影响因素集合确定所述110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，包括：

根据所述站址的自然条件和短路水平，确定所述电气设备的爬电距离、绝缘形式和所述110kV变电站的布局样式；

其中所述绝缘形式包括空气绝缘和非空气的气体绝缘；所述110kV变电站的布局样式包括整体式和分散式；

所述建设模式包括模式A；在所述模式A中，

110kV配电装置采用单母线分段接线，出线为6～8回；

10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为30～45回；

每台主变配3组无功补偿装置；

所述110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于一体化的GIS舱内；

所述10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内；

所述模式A的最大负荷需求120MVA，负荷等级为一、二级；

所述建设模式包括模式B；在所述模式B中，

110kV配电装置采用线变组接线，出线为2回；

10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为20回；

每台主变2组无功补偿装置；

所述110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于单元化的GIS舱内；

所述10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内；

所述模式B的最大负荷需求60MVA，负荷等级为二、三级；

所述建设模式包括模式C；在所述模式C适用于用地条件不规整的工业区；

所述模式C的规模与所述模式B一致，所述模式C的最大负荷需求60MVA，负荷等级为二、三级；

在所述模式C中，10千伏无功补偿、10kV站用变、10kV接地变采用单元舱，利用不规则的地形分散布置，舱间采用电缆进行电气连接。

2.一种工业园区的110kV变电站电气设计装置，其特征在于，包括：

影响因素获取模块，用于获得110kV变电站电气设计的影响因素集合，其中，所述影响因素集合包括工业区域负荷级别、负荷大小、运输条件、用地条件、站址的自然条件和短路水平；其中，所述站址的自然条件包括污秽水平和海拔高度；

建设模式模块，用于根据所述影响因素集合确定所述110kV变电站建设的布局方案以及电气设备的选型，形成所述110kV变电站的建设模式；其中，所述建设模式包括电气接线、设备选型、电气预制舱的大小及拼接方式、舱体布置方式；其中，所述舱体布置方式包括组合舱布置和分散单元化布置；所述建设模式包括模式A；在所述模式A中，

110kV配电装置采用单母线分段接线，出线为6～8回；

10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为30～45回；

每台主变配3组无功补偿装置；

所述110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于一体化的GIS舱内；

所述10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内；

所述模式A的最大负荷需求120MVA，负荷等级为一、二级；

所述建设模式包括模式B；在所述模式B中，

110kV配电装置采用线变组接线，出线为2回；

10kV配电装置采用单母线分段接线，出线回路为20回；

每台主变2组无功补偿装置；

所述110kV配电装置采用GIS设备，纵列式布置于单元化的GIS舱内；

所述10kV配电装置采用移开式手车柜或充气柜，双列式布置于一体化的开关柜舱内；

所述模式B的最大负荷需求60MVA，负荷等级为二、三级；

所述建设模式包括模式C；在所述模式C适用于用地条件不规整的工业区；

所述模式C的规模与所述模式B一致，所述模式C的最大负荷需求60MVA，负荷等级为二、三级；

在所述模式C中，10千伏无功补偿、10kV站用变、10kV接地变采用单元舱，利用不规则的地形分散布置，舱间采用电缆进行电气连接；

运维指令模块，用于结合用户单位的运维指令，确定所述110kV变电站的建设模式的适用条件和适用范围；

其中，所述建设模式模块还用于：根据所述站址的自然条件和短路水平，确定所述电气设备的爬电距离、绝缘形式和所述110kV变电站的布局样式；其中所述绝缘形式包括空气绝缘和非空气的气体绝缘；所述110kV变电站的布局样式包括整体式和分散式。

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