邱霞

（樂山城電電力工程設(shè)計(jì)有限公司 四川眉山 620010）

變電站電氣一次設(shè)計(jì)分析

邱霞

（樂山城電電力工程設(shè)計(jì)有限公司 四川眉山 620010）

電力系統(tǒng)作為變電站的重要組成部分之一，同時(shí)也是保證電力供應(yīng)非常重要的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。隨著我國(guó)加快城市與農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造，變電站在今后將承擔(dān)更多的功能。所以，制定出科學(xué)合理的變電站設(shè)計(jì)，變電站進(jìn)行合理的布局，對(duì)提升變電站運(yùn)行效率，保證電力的正常供應(yīng)和電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，都起到了非常重要的作用。

變電站；電氣；一次設(shè)計(jì)

1 引言

我國(guó)電力市場(chǎng)在不斷的革新中越來越趨于成熟，供電企業(yè)對(duì)變電站電氣一次設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性也相應(yīng)地有了更高的要求，同時(shí)，也要求其施工質(zhì)量和安全性能要更加優(yōu)良。目前，變電站電氣一次設(shè)備的主要包括有變壓器、隔離開關(guān)、電流互感器、GIS、斷路器以及發(fā)電機(jī)等。在這種形勢(shì)下，本文從變電站電氣一次設(shè)計(jì)入手分析，希望找出適合于變電站安全運(yùn)營(yíng)的新方法。

2 變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本要求

我國(guó)電力市場(chǎng)改革正在逐步地深入，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展也在快速地轉(zhuǎn)型升級(jí)，因此，對(duì)電力的需求增加，巨大的壓力也隨之降臨到電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)上。電網(wǎng)規(guī)模的升級(jí)與電力設(shè)備現(xiàn)代化水平的提高，使設(shè)計(jì)和建設(shè)變電站成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要內(nèi)容之一?，F(xiàn)階段，在我國(guó)對(duì)電力需求激增的這種形勢(shì)之下，建設(shè)變電站需要有遠(yuǎn)見，要趕超到系統(tǒng)升級(jí)前，即建設(shè)變電站要有超前性。設(shè)計(jì)變電站時(shí)也必須統(tǒng)觀全局，從全局出發(fā)，處理與解決好經(jīng)濟(jì)效益和安全運(yùn)行間所存在的矛盾，處理與解決好前期建設(shè)和后期運(yùn)行升級(jí)間的矛盾。也就是說，在設(shè)計(jì)者對(duì)變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，以確保變電站的建設(shè)既能夠滿足目前對(duì)電力供應(yīng)需要，又不妨礙后期的電力系統(tǒng)升級(jí)工作。

3 變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本原則與準(zhǔn)備工作

3.1 變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本原則

（1）需要全面考慮當(dāng)?shù)貙?duì)電力的需求，以當(dāng)前的實(shí)際需求和未來的電力負(fù)荷為依據(jù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也意味著設(shè)計(jì)不僅要滿足當(dāng)前的需求，還要滿足未來的發(fā)展需要。

（2）可靠性是在選擇主接線時(shí)的首要標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為確保變電站安全運(yùn)行，還必須要兼顧靈活性的基本原則。

（3）設(shè)計(jì)變電站時(shí)，要盡考慮到能否減少其占地面積，在選擇變電站內(nèi)的設(shè)備時(shí)，也要注意選擇性能良好、體積小的設(shè)備，以減少占地面積。

（4）在選擇電氣時(shí)，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化需求也需要被重視和滿足，應(yīng)該首選通信誤碼率低，自動(dòng)化程度高的電氣設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（5）在設(shè)計(jì)變電站的過程中，可靠性強(qiáng)、噪音小的設(shè)備也應(yīng)該列入選擇列表中，以確保設(shè)備較低的檢修率。

3.2 前期準(zhǔn)備工作

變電站在施工建設(shè)開始之前，需要有可行性研究的輔助，可行性研究主要是為了給建設(shè)工程項(xiàng)目提供技術(shù)依據(jù)。國(guó)家有關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)政策是在對(duì)變電站進(jìn)行可行性研究時(shí)應(yīng)當(dāng)貫徹落實(shí)的，目標(biāo)是建設(shè)出資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的電網(wǎng)，應(yīng)用通用設(shè)計(jì)以促進(jìn)變電站的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。同時(shí)，在建設(shè)變電站前期的準(zhǔn)備工作中，還需要對(duì)工程設(shè)計(jì)的原始資料有充分的掌握。另外，在前期工程設(shè)計(jì)時(shí)，還需要明確工程任務(wù)，以相關(guān)設(shè)計(jì)原則和可靠性文件為依據(jù)，兩型一化的工程設(shè)計(jì)原則需要被貫徹，以確保變電站的設(shè)計(jì)符合規(guī)范要求與國(guó)家發(fā)展需要。

4 變電站的電氣一次設(shè)計(jì)

變電站的一次設(shè)計(jì)主要包括了六部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容：電氣主接線設(shè)計(jì)與平面布置、電纜敷設(shè)與防火設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備安裝、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備選擇與電氣計(jì)算、系統(tǒng)防雷與接地設(shè)計(jì)。

4.1 電氣主接線設(shè)計(jì)與平面布置

在變電站電氣一次設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)根據(jù)規(guī)劃與場(chǎng)地的具體要求，來設(shè)計(jì)平面布局總體的方案，這同時(shí)也是接地系統(tǒng)和設(shè)備選擇的前提與基礎(chǔ)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)變電站的過程中，可以適當(dāng)采用主變?cè)O(shè)置在室外的這一形式來進(jìn)行有關(guān)的布置。若是當(dāng)遇到突發(fā)或特殊情況，布置必須要在室內(nèi)進(jìn)行的時(shí)候，應(yīng)該把通風(fēng)措施和消防措施加入主變的設(shè)計(jì)中去。并且二次設(shè)備室和電容器室不可以垂直設(shè)置，這樣做是為了防止計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和電容器間的相互干擾，從而起到提高系統(tǒng)安全性與可靠性的作用。

主接線的設(shè)計(jì)在整個(gè)變電站電氣一次設(shè)計(jì)中都是非常重要的內(nèi)容，它關(guān)乎整個(gè)變電站設(shè)計(jì)的好壞，會(huì)直接影響變電站的運(yùn)行。與此同時(shí)，主接線的設(shè)計(jì)對(duì)變電站的輔助系統(tǒng)，如控制系統(tǒng)、自動(dòng)化裝置和日常照明系統(tǒng)等也有很大程度的影響。因此，設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)該最大程度地達(dá)到穩(wěn)定與靈活并行，同時(shí)還要體現(xiàn)出它的經(jīng)濟(jì)性，使主接線可以滿足不同狀態(tài)下的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定切換。110kV變電站主接線的主要形式有以下：

（1）線路-變壓器組。這種形式下的電源是雙電源，采用T型接線，或一路為T型接線，另一路與其它的電網(wǎng)相連接。這一類接線方式的明顯優(yōu)點(diǎn)就是其線路清晰簡(jiǎn)單，使用的高壓設(shè)備少，維護(hù)設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單，占地面積小，投資額小，并且只需要一個(gè)電源就可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而確保了在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電力供應(yīng)。但是也不可否認(rèn)，這種接線方式也存在一定的缺陷，若當(dāng)高壓側(cè)的電源失效，系統(tǒng)將處于一種限電的環(huán)境下，設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)得不到保證。也就是說這種接線方式只適合使用與沒有功率轉(zhuǎn)移要求的變電站中。

（2）內(nèi)橋連接方式。在這種連接方式下，變電站的進(jìn)線仍是兩路接入電網(wǎng)，高壓側(cè)主線接線方式為內(nèi)橋連接，而低壓側(cè)是采用的單母線與兩帶旁母線的連接形式。這種連接方式有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)在于四個(gè)回路僅需三個(gè)斷路器，也就是說使用到的斷路器的數(shù)量少，使得切換線路更加方便。不過因?yàn)檫@種方式運(yùn)行的運(yùn)行調(diào)度相對(duì)復(fù)雜，其運(yùn)行的可靠性與靈活性也會(huì)相對(duì)比較差。并且如果變壓器故障，與變壓器相連接的兩臺(tái)相鄰的斷路器也必須要斷開。因此，內(nèi)橋連接方式適合應(yīng)用于不用承擔(dān)電網(wǎng)穿越功率、高壓運(yùn)行操作頻繁的變電站。

（3）單母線形式。主接線若采用單母線形式，則說明變電站的電源進(jìn)線包括了兩路接線，其中，高壓側(cè)的主接線進(jìn)行連接的方式用到了單母線，而低壓側(cè)的主接線方式是將單母線分成兩段來進(jìn)行連接。這種形式可以有效地保障供電系統(tǒng)的靈活性與可靠性，如果發(fā)生主電源失效的情況，還可使用備用電源來恢復(fù)系統(tǒng)供電。但是，采用這種形式所使用的占地面積大，成本高并且設(shè)備復(fù)雜。因此，單母線形式的連接方式主要適合在受電和功率轉(zhuǎn)移的城市電網(wǎng)中。

4.2 電纜敷設(shè)

設(shè)計(jì)施工電線電纜敷設(shè)安裝需要按照相關(guān)的規(guī)定來進(jìn)行，同時(shí)還要使用到一些必要的電纜附件。供電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量、安全性與可靠性不單單和電纜電線本身的質(zhì)量有關(guān)，還和電纜附件、線路施工的質(zhì)量有關(guān)。通過統(tǒng)計(jì)分析線路故障的情況，發(fā)現(xiàn)由施工安裝等因素造成的故障往往比電纜電線本體所造成的故障的可能性要大很多。

4.3 電氣設(shè)備的安裝

在安裝電氣設(shè)備前，安裝人員首先要對(duì)圖紙進(jìn)行熟悉，同時(shí)檢查設(shè)備說明書、合格證及管口方位圖，掌握安裝的順序，熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)圖與布置圖；設(shè)備要開箱檢查；進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)收的同時(shí)要確認(rèn)設(shè)備支座尺寸與基礎(chǔ)預(yù)留地腳螺栓是否相吻合，還需要親臨到現(xiàn)場(chǎng)勘察與測(cè)量設(shè)備的預(yù)留孔是否能夠滿足設(shè)備的出入等等。

4.4 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)是變電站運(yùn)行的輔助系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)變電站日常照明系統(tǒng)時(shí)，需要把工作照明系統(tǒng)和各個(gè)部門的照明系統(tǒng)區(qū)別開來；依照有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在相關(guān)位置安裝緊急照明設(shè)備，尤其是當(dāng)正常照明系統(tǒng)故障而照明中斷情況發(fā)生的時(shí)，要保證緊急照明系統(tǒng)能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供充足光亮來進(jìn)行之后的一系列工作。

4.5 電氣設(shè)備的選擇

在完成總體布局之后，需要對(duì)相應(yīng)的電氣設(shè)備進(jìn)行選擇，電氣設(shè)備的選擇需要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，對(duì)電氣設(shè)備依照相應(yīng)的條件進(jìn)行電氣試驗(yàn)，確保其各項(xiàng)參數(shù)正常。

4.6 接地設(shè)計(jì)

通常情況下，電氣設(shè)備的接地裝置由兩部分組成，即接地線路和接地系統(tǒng)。扁鋼或者圓鋼為接地裝置的主要材料。其中，垂直接地的主要材料為角鋼。在實(shí)際的應(yīng)用過程時(shí)，應(yīng)該把角鋼削尖然后再打入對(duì)應(yīng)位置。另外，還需要給高壓配電室和低壓配電室分別設(shè)置兩處接地點(diǎn)，以確保讓電氣設(shè)備接地和接地體相連接。在變電室中，還應(yīng)該設(shè)置一處和接地體相互連接的接頭。變壓器室和高低壓配電室都需要直接和地網(wǎng)相連接，并且還要確保連接點(diǎn)不少于三處。在變電站的電氣一次設(shè)計(jì)中，接地設(shè)計(jì)需要被特別的重視，這主要是為了防止變電站在運(yùn)行過程中突發(fā)問題或故障的出現(xiàn)，導(dǎo)致火災(zāi)或人身觸電的情況。

5 結(jié)語

變電站是電力系統(tǒng)中一個(gè)必不可少的組成部分，變電站的安全運(yùn)行與否對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行有著十分重大意義。所以，我們需要對(duì)變電站設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，還要系統(tǒng)地分析變電站電氣一次設(shè)計(jì)，以確保變電站在滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行需要的同時(shí)，還可以滿足電力系統(tǒng)不斷升級(jí)的需要。另外相關(guān)部門應(yīng)該樹立正確的人才培養(yǎng)觀念，定期培訓(xùn)相關(guān)的技術(shù)人員，以加強(qiáng)他們的知識(shí)儲(chǔ)備，確保其發(fā)揮出卓越的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)。

[1]聶獨(dú).變電站電氣一次設(shè)計(jì)的論述[J].電源技術(shù)應(yīng)用（行業(yè)綜述），2015（10）：39～40.

[2]覃予春.35kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)技術(shù)分析[J].科學(xué)之友，2015，14：23～24.

[3]郭昊，張召.變電站電氣一次設(shè)計(jì)探討[J].科技資訊，2015，03：131.

TM63

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1004-7344（2016）29-0042-02

2016-9-18

邱霞（1986-），女，助理工程師，本科，主要從事電氣一次設(shè)計(jì)工作。