周宇飛　張蕾　郭琳

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，電力工業(yè)的發(fā)展也非常迅速。人們對(duì)電能的需求越來(lái)越高，電力負(fù)荷也越來(lái)越大，導(dǎo)致了電力供應(yīng)不足的現(xiàn)象。因此，對(duì)變電站的要求越來(lái)越高。變電站主要分為兩種：發(fā)電廠變電站和電網(wǎng)變電站。其中電網(wǎng)變電站可以分為樞紐、配電、區(qū)域變電站，不同的變電站具有不同的作用，因此在變電站的建設(shè)過(guò)程中，要針對(duì)不同的變電站建造出最符合要求的電氣部分。特別是變電站的主接線(xiàn)是變電站電氣設(shè)計(jì)的主要部分，它確定變電站中變壓器、斷路器、線(xiàn)路、無(wú)功補(bǔ)償裝置等的連接形式，關(guān)系著整個(gè)電力變電站運(yùn)行的可靠性和安全性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣自動(dòng)化;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在城市電網(wǎng)主體的建設(shè)中，變電站的設(shè)計(jì)是最重要的技術(shù)環(huán)節(jié)之一。如何設(shè)計(jì)變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是城市電網(wǎng)建設(shè)和改造中需要研究和解決的重要課題。

一、變電站電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容

變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)包括兩部分：初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。變電站的初步設(shè)計(jì)主要對(duì)設(shè)計(jì)方案的必要性、合理性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性等進(jìn)行設(shè)計(jì);變電站的施工設(shè)計(jì)主要是對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。在對(duì)變電站進(jìn)行具體的電氣設(shè)計(jì)時(shí)，主要分為電氣的一次設(shè)計(jì)和二次設(shè)計(jì)。一次設(shè)計(jì)主要包括電氣主接線(xiàn)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備、配電裝置、過(guò)電壓保護(hù)等;二次設(shè)計(jì)主要包括測(cè)量?jī)x表、操作回路、監(jiān)視等的設(shè)計(jì)。

二、變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)闡述

1.電氣部分、土建部分。電氣部分包含電氣主接線(xiàn)、短路電流計(jì)算及主要設(shè)備選擇、配電裝置、電氣總平面布置、變電站總平面規(guī)劃布置、變電站建筑與結(jié)構(gòu)站用電部分。土建部分包含土建，水質(zhì)情況、水文氣象、綜合樓的布置。其中聯(lián)合樓結(jié)構(gòu)建議多采用多層現(xiàn)澆鋼筋砼框架及現(xiàn)澆鋼筋砼樓屋面結(jié)構(gòu)，建筑整體剛度好，同時(shí)在門(mén)窗口設(shè)置水平拉梁及加強(qiáng)基礎(chǔ)梁，以便適合軟土地基的不均勻沉降。室內(nèi)樓梯均采用現(xiàn)澆鋼筋砼板式樓梯。根據(jù)所址的地質(zhì)條件，建筑物基礎(chǔ)擬采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。事故油池采用現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)。主變壓器基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。所區(qū)電纜溝為磚壁少量配筋砼底板結(jié)構(gòu)，采用雙面配筋的予制鋼筋砼蓋板。電纜溝縱向坡度≥0.5%。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，綜合地質(zhì)情況和上部結(jié)構(gòu)荷載要求，綜合樓框架、主變和避雷針基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，采用端承型樁。

2.水工部分、消防部分。水工部分包括給水和排水。變電所用水主要有生活、綠化及消防用水。平均用水量約3m3/d，給水由附近引接，距離約150米;所內(nèi)消防給水管采用鍍鋅鋼管，生活給水管采用φ150UPVC給水管。所區(qū)道路為公路型道路，場(chǎng)地排水采用組織排水，生活污水經(jīng)化糞池處理后至無(wú)動(dòng)力污水生化處理池進(jìn)行處理，經(jīng)處理達(dá)到國(guó)家綜合污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后排入城區(qū)污水系統(tǒng)管道，排水管長(zhǎng)度約為150米;變壓器事故排油采用油水分離處理，分離出的水及電纜溝積水一起也排至污水管道。消防部分要遵守一定原則，本工程消防設(shè)計(jì)只考慮所區(qū)的各類(lèi)火災(zāi)的防止和撲滅，立足自救。本設(shè)計(jì)根據(jù)“以防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，遵循立足國(guó)內(nèi)，中等適用的指導(dǎo)思想，在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)防火規(guī)范各標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先采用防火材料，在加強(qiáng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警的基礎(chǔ)上，對(duì)重要設(shè)備采用相應(yīng)的消防措施。要注意消防通道，建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性及耐火等級(jí)。

3.暖通部分、環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)。暖通部分是空調(diào)、通風(fēng)。環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)還包含污水處理和綠化。污水處理措施變電所噪聲主要表現(xiàn)為電磁噪聲，來(lái)源于變壓器。設(shè)計(jì)中設(shè)備選用低噪聲設(shè)備，對(duì)噪聲敏感的建筑物如聯(lián)合樓內(nèi)的房屋布置，都已考慮使噪聲源對(duì)建筑物中運(yùn)行人員的影響減到最低限度。對(duì)聯(lián)合樓內(nèi)生產(chǎn)運(yùn)行人員集中的地方，從建筑上考慮采用吸音材料，以減少噪聲對(duì)人的影響。所內(nèi)綠化重點(diǎn)在聯(lián)合樓周?chē)皣鷫?，在?lián)合樓周邊適當(dāng)位置種植經(jīng)濟(jì)合理的本地區(qū)植物。所內(nèi)道路旁、空余場(chǎng)地等適當(dāng)種植草皮綠化。變電所電氣設(shè)備布置設(shè)計(jì)確保安全凈距，同時(shí)采取防止電氣誤操作措施，以防止對(duì)運(yùn)行人員的傷害。室內(nèi)電纜溝入口處及地下技術(shù)層通至主控制室的保護(hù)屏等的電纜豎井和10kV電纜通至室外10kV電纜溝的孔洞采用防火材料封堵，電纜進(jìn)入孔洞的兩側(cè)，涂刷1 m長(zhǎng)的防火涂料，以防止電纜起火的蔓延。所內(nèi)所有的電力設(shè)備均應(yīng)可靠接地。

4.施工組織大綱。施工組織大綱包含施工總平面布置、主要施工方案、電氣安裝施工方案、冬雨季施工措施、施工進(jìn)度、交通運(yùn)輸條件。

三、變電所優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

1.合理設(shè)計(jì)主接線(xiàn)。第一，主接線(xiàn)要求。保證所選擇的主接線(xiàn)具有良好的可靠性、靈活性，即在檢修斷路器時(shí)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)供電產(chǎn)生較大的影響，而如果系統(tǒng)母線(xiàn)出現(xiàn)運(yùn)行故障，主接線(xiàn)可以最大限度的降低臺(tái)數(shù)與停運(yùn)回路數(shù)，保證系統(tǒng)可以正常供電。而對(duì)于靈活性來(lái)說(shuō)，可以滿(mǎn)足無(wú)人值班運(yùn)行狀態(tài)的要求，符合系統(tǒng)故障、運(yùn)行以及維修等狀態(tài)下的調(diào)度要求。第二，配電裝置選型。110KV配電裝置主要分為室內(nèi)與室外兩種形式，其中室外又包括高型布置、中型布置以及半高型布置等。設(shè)計(jì)時(shí)可以將高型布置方式應(yīng)用于雙母線(xiàn)，以上下重疊母線(xiàn)或者母線(xiàn)隔離的方式;而對(duì)于半高型方式可以應(yīng)用到升高母線(xiàn)與母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)上，或者是在升高母線(xiàn)下對(duì)電流互感器或者斷路器進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來(lái)減小配電裝置跨度，更適合應(yīng)在進(jìn)出線(xiàn)回路比較多的變電站。

2.合理選擇變壓器。第一，相數(shù)。需要以原始資料為依據(jù)，并結(jié)合變電站建設(shè)實(shí)際情況來(lái)確定變壓器相數(shù)，當(dāng)運(yùn)輸條件不為限制條件時(shí)，應(yīng)選擇用三相變壓器。與單相變壓器相比，三相變壓器在耗損、投資、配電裝置以及二次接線(xiàn)等角度來(lái)說(shuō)更具優(yōu)勢(shì)，并且在運(yùn)行過(guò)程中更容易進(jìn)行維護(hù)。第二，繞組數(shù)。

3.加強(qiáng)防雷及接地設(shè)計(jì)。第一，安裝防弧金具。在距離絕緣子軸線(xiàn)100～150mm范圍內(nèi)剝離一段絕緣導(dǎo)線(xiàn)絕緣層，并安裝防弧金具，這樣最后雷擊過(guò)電壓會(huì)作用到防弧金具上，可以對(duì)工頻電弧路徑進(jìn)行確定。并且，對(duì)于環(huán)網(wǎng)線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，將防弧金具安裝在絕緣子軸線(xiàn)起向兩側(cè)絕緣層位置，可以保證導(dǎo)線(xiàn)在任何潮流方式下都不會(huì)被灼傷。第二，安裝感應(yīng)雷屏蔽線(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)要保證導(dǎo)線(xiàn)在安全距離下，對(duì)絕緣導(dǎo)線(xiàn)上方或者下方位置架設(shè)一感應(yīng)雷屏蔽線(xiàn)，可以起到屏蔽導(dǎo)線(xiàn)的作用。第三，安裝避雷器。選擇用帶間隙避雷器，在雷電過(guò)電壓或者工頻續(xù)流作用下才會(huì)動(dòng)作，導(dǎo)線(xiàn)正常運(yùn)行狀態(tài)下不受工頻電壓影響，與其他種類(lèi)避雷器相比，既可以起到避雷的作用，同時(shí)還可以有效延長(zhǎng)其使用壽命，要注意在設(shè)計(jì)時(shí)需要相隔一基桿來(lái)安裝一組避雷器。第四，接地設(shè)計(jì)。在導(dǎo)線(xiàn)下方架設(shè)耦合地線(xiàn)，以此來(lái)增加幾何耦合系數(shù)與分流效果，提高變電站桿塔防雷水平。設(shè)計(jì)時(shí)要注意因?yàn)轳詈系鼐€(xiàn)在導(dǎo)線(xiàn)下方并且與大地連接，等于降低了桿塔高度，還可以有效降低繞擊事故。

4.變電站二次部分的電氣設(shè)計(jì)。變電站的電氣二次設(shè)計(jì)主要包括監(jiān)控、測(cè)量、自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、操縱和信號(hào)回路等部分。目前采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的方式對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“四遙”。特別是繼電保護(hù)是變電站二次設(shè)計(jì)中最重要的部分，它關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足四個(gè)基本的要求，即選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。通過(guò)繼電保護(hù)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控綜合提高變電站的自動(dòng)化水平。

總之，變電站電氣設(shè)計(jì)在變電站的建設(shè)中起著非常重要的作用，因此，在對(duì)變電站進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)要遵從一定的原則，根據(jù)變電站的容量、周?chē)沫h(huán)境、所需負(fù)荷的實(shí)際容量等設(shè)計(jì)出最適合的變電站，同時(shí)還要對(duì)電氣設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化，使其滿(mǎn)足變電站的供電的可靠性和靈活性。

參考文獻(xiàn)

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