石秀倩 于曉明

摘 ? 要：變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，本文以小區(qū)、小型工廠變電所設(shè)計(jì)為例，淺析了變電所設(shè)計(jì)的重要性，針對(duì)主接線方式進(jìn)行討論，采取單母線分段接線方式，考慮了所內(nèi)電流承載能力，對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算，后對(duì)母線和變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，最后綜合變電所保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)變電所防雷措施和接地裝置進(jìn)行研究。以達(dá)到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電所 ?變壓器 ?防雷 ?繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（a）-0057-02

1 ?變電所設(shè)計(jì)分析

電力在人類生活中發(fā)揮著巨大的作用，在21世紀(jì)人類對(duì)于電力的需求量與日俱增，變電所能在小區(qū)、工廠、企業(yè)等多領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，變電所的優(yōu)良設(shè)計(jì)能緩解人類用電的巨大壓力，變電所通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)的電壓和電流進(jìn)行變換分配，保證了電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，維護(hù)了電力系統(tǒng)的正常工作，變電所的設(shè)計(jì)與研究對(duì)于電能的利用具有重大意義。

不同地區(qū)變電所的設(shè)計(jì)具有不同的要求，針對(duì)電力的需要進(jìn)行接線配電設(shè)計(jì)，能做到供需平衡。變電所的設(shè)計(jì)對(duì)面積也具有嚴(yán)格的要求，需考慮運(yùn)行及維護(hù)經(jīng)費(fèi)，保證所內(nèi)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行與檢修維護(hù)，以達(dá)到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 ?電氣接線設(shè)計(jì)

變電所主接線為電能輸送和線路分配的核心，主接線以電源進(jìn)出線為基本環(huán)節(jié)，為電器輸配電，在此以小型工廠或小區(qū)為例，電氣主接線采取單母線分段接線方式。

當(dāng)一段電路發(fā)生故障時(shí)只需從不同的電路段進(jìn)行檢修，保證正常段電路不間斷供電，尤其是在小區(qū)樓棟電路間、工廠區(qū)段車間內(nèi)，不同段分布線利用隔離開(kāi)關(guān)保證線路的正常工作，在一定程度上保證了電路運(yùn)行的高效性。

比較單母線接線方式而言，某一部件的檢修需整條線路斷電，線路正常工作需保證整條母線上電器元件的正常運(yùn)行;比較雙母線而言，其備用母線，雖極大保證供電可靠性，但增加母線和回路同樣消耗了建造成本，據(jù)小區(qū)和小型工廠而言，單母線分段接線方式即能較好地提供電能，雙母線接線方式對(duì)于整條母線的備用消耗資金巨大，得不償失。

3 ?短路電流計(jì)算

變電所承載的電流電壓數(shù)值較高，出現(xiàn)波動(dòng)易損壞電氣設(shè)備，當(dāng)電源正負(fù)極相接，發(fā)生短路，電源釋放巨大能量，造成導(dǎo)線損壞，甚至產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災(zāi)。為保證電氣設(shè)備的安全，很有必要進(jìn)行短路電流計(jì)算，短路電流數(shù)值遠(yuǎn)大于額定電流，利用短路電流的限值可為系統(tǒng)選擇電氣設(shè)備、繼電保護(hù)裝置和接線方式，保證電力系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性校驗(yàn)。

短路電流的計(jì)算需要一定的條件：（1）計(jì)算的電力系統(tǒng)中有無(wú)限大的能量;（2）對(duì)于高壓電氣，考慮其電抗而忽略其電阻的影響;（3）短路形式判斷利用電氣行業(yè)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，選取計(jì)算公式。

短路電流的計(jì)算通常采用手動(dòng)計(jì)算和機(jī)器計(jì)算，計(jì)算步驟如下所示。

（1）基準(zhǔn)值選取。

（2）標(biāo)幺值計(jì)算。

（3）計(jì)算短路電流，求解短路電流沖擊值。

4 ?繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或異常情況對(duì)于電能的輸送配置造成極大的威脅，繼電保護(hù)是變電所的必備環(huán)節(jié)，通過(guò)故障檢測(cè)，設(shè)置報(bào)警信號(hào)，隔離切除故障段，極大降低故障期間對(duì)于地區(qū)的供電影響。

小區(qū)、小型工廠變電所的繼電保護(hù)在技術(shù)層面有一定的要求：（1）通過(guò)電路的設(shè)計(jì)運(yùn)行選擇相應(yīng)的保護(hù)裝置;（2）在故障發(fā)生時(shí)保護(hù)裝置能盡快地切除故障，保證設(shè)備運(yùn)行的高效性;（3）對(duì)于電路參數(shù)的計(jì)算保證精確度，以在電路運(yùn)行的超限數(shù)值下發(fā)生動(dòng)作;（4）保護(hù)裝置的運(yùn)行不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障，不會(huì)造成系統(tǒng)的崩潰，保證變電所安全可靠地運(yùn)行。

繼電保護(hù)通過(guò)正常運(yùn)行時(shí)參數(shù)的比較，實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)邏輯部分的運(yùn)算執(zhí)行，輸出系統(tǒng)判斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作。變電所母線保護(hù)裝置主要采用微機(jī)保護(hù)，利用警燈裝置實(shí)現(xiàn)電路速斷，防止電路過(guò)低壓、過(guò)低流現(xiàn)象發(fā)生;電力變壓器是繼電保護(hù)的核心，變壓器的故障會(huì)影響控制地區(qū)的全面停電，可通過(guò)瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)變壓器的正常運(yùn)行，瓦斯保護(hù)在變壓器油箱內(nèi)產(chǎn)生氣體推動(dòng)油體的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置動(dòng)作，輕瓦斯利用繼電器發(fā)出信號(hào)，重瓦斯在發(fā)生短路時(shí)跳閘以保護(hù)電路，差動(dòng)保護(hù)將變壓器當(dāng)做節(jié)點(diǎn)，根據(jù)流入電流之和等于零的原理，當(dāng)電流數(shù)值不為零時(shí)進(jìn)行斷路器斷開(kāi)操作，實(shí)現(xiàn)故障隔離。

5 ?防雷接地設(shè)計(jì)

雷擊對(duì)于變電所的危害是巨大的，遭遇雷擊，變電所控制地區(qū)的用電將受到嚴(yán)重影響，為保證人民的日常生活，變電所的正常運(yùn)行，需采取一定的防雷措施。雷電分為直擊雷、雷電侵入波兩種類型，采用避雷針或避雷線可預(yù)防直擊雷，為完整保護(hù)設(shè)備，在安裝避雷針時(shí)需計(jì)算其保護(hù)范圍，保證范圍包圍變電所內(nèi)的所有保護(hù)設(shè)備;閾值避雷器通過(guò)限制電氣設(shè)備的電壓以保護(hù)電氣設(shè)備的運(yùn)行，避雷器與電氣設(shè)備采用并聯(lián)方式，當(dāng)電氣設(shè)備電壓超過(guò)限值時(shí)，避雷器放電，限制電氣設(shè)備兩端的電壓，以防止雷擊危害的發(fā)生;除設(shè)置避雷裝置外，還需將變壓器接地，將進(jìn)線段、出線段設(shè)置防雷電侵入波操作，將變電所防雷措施形成一個(gè)綜合的保護(hù)系統(tǒng)。

接地操作是將線路接地節(jié)點(diǎn)與大地相連，維持節(jié)點(diǎn)與大地等電位，以保護(hù)電氣設(shè)備正常運(yùn)行。變電所接地分為工作接地、保護(hù)接地、防雷接地和防靜電接地，工作接地主要對(duì)于變電所的主變壓器而言，在變壓器中性點(diǎn)進(jìn)行接地，維護(hù)變壓器正常工作;保護(hù)接地是將變壓器兩側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地，使電氣設(shè)備工作電壓不超過(guò)安全范圍，防止用電給人體和設(shè)備帶來(lái)的危害;防雷接地通過(guò)避雷針、避雷器等防雷裝置，將雷電引入大地，以保證變電所的正常工作;防靜電接地的設(shè)計(jì)主要用于應(yīng)對(duì)微機(jī)保護(hù)抗靜電能力差的缺陷，對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行屏蔽中斷處理，以使得母線的繼電保護(hù)正常運(yùn)行。

接地環(huán)節(jié)使用多對(duì)金屬接地極，使得相互之間的接地極組成接地網(wǎng)絡(luò)，接地網(wǎng)對(duì)于變電所的正常運(yùn)行起著保護(hù)屏蔽作用，接地設(shè)計(jì)還需考慮接地電阻阻值的大小，在小區(qū)、小型工廠變電所中防雷接地、工作接地等共用接地網(wǎng)，據(jù)電力行業(yè)行為標(biāo)準(zhǔn)，接地電阻阻值需保持在0.5歐姆范圍之內(nèi)。

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