顧保利

國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司

對變電站電氣一次設計的分析

顧保利

國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司

從電力系統(tǒng)整體角度進行分析，設計變電站電氣一次設備的水平會對系統(tǒng)運行質(zhì)量和效率造成直接影響，因此設計變電站電氣一次設備的過程中應該切實滿足基本需求，并且依據(jù)現(xiàn)場情況，選擇科學合理的接線方式、電氣設備、照明系統(tǒng)、接地系統(tǒng)等，保障能夠提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性以及運行效率，為電力企業(yè)進一步發(fā)展奠定基礎。鑒于此，本文主要分析變電站電氣一次設計。

變電站；電氣；一次設計

1、變電站電氣一次設計的基本要求

隨著電力系統(tǒng)的不斷擴展升級，電力設備更新?lián)Q代，電力技術水平不斷提高，如何提高變電站工作效率、改善設計水平等問題成為當前社會研究的熱門話題。設計需要從長遠考慮，以應對發(fā)展越來越快的電力需求，應充分考慮發(fā)展趨勢對現(xiàn)狀的影響，具有前瞻性，保障變電站電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，并保障一定的經(jīng)濟效益，正確協(xié)調(diào)二者關系，正確處理各個時期的問題矛盾，綜合考慮，優(yōu)化設計方案。

變電站電氣一次設計的基本原則：第一，變電站電氣一次設計需針對所劃區(qū)域電力需求進行設計，滿足變電量需求，并以此優(yōu)化設計。第二，變電站的主接線應采用可靠標準的接線方式，以保證變電站日常工作的安全、穩(wěn)定，在此基礎上適當調(diào)整主接線路的靈活性。第三，變電站建設面積在設計中不宜過大，盡量在保證運行多需的基礎上，減少占地，節(jié)約土地資源，相應的電氣設備也應該采用性能良好的小型設備。第四，變電站電氣設計應不斷提高電力系統(tǒng)的自動化，同時提高設備的可靠性、穩(wěn)定性，應將數(shù)據(jù)信息誤碼率控制在相對低的水平，對設備可靠性進行優(yōu)化，減少檢修率，提高經(jīng)濟效益。

2、變電站電氣一次設計

2.1 布置電氣平面

對場地因素進行充分分析，對施工場地的情況進行勘察設計，制定設計規(guī)劃，然后設計變電站電氣一次設備，最終形成總體設計方案。如戶內(nèi)布置和戶外布置的主變形式，設計中充分分析主變設計消防設備和通風措施，此外，設計二次設備的時候，垂直空間中不能設計電容器，避免電容器干擾計算機設備，提升電力系統(tǒng)運行安全性和可靠性。

2.2 選擇電氣設備

完成變電站建筑平面設計之后，依據(jù)設計區(qū)域的功能進行劃分，需考慮電流、負荷等參數(shù)。利用主接線方式來對電氣設備額定值的選擇，分析合理工作狀態(tài)，校驗核算電氣設備的動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等參數(shù)，并且對設計原則進行分析，在滿足安全位置、環(huán)境需求以及使用規(guī)范的基礎上設計設備體積，通過已確定變電站為系統(tǒng)提供運行方式以及供電量，對變電站系統(tǒng)的技術和變壓器數(shù)量進行確定。

2.3 設計主接線

變電站電力系統(tǒng)電氣設計的重要內(nèi)容就是電氣主接線的設計，其中控制、自動化系統(tǒng)、繼電保護、配電裝飾等都是在電氣主接線設計的基礎上完成的，而且直接影響著變電站的日常工作運行。應充分考慮經(jīng)濟性、靈活性、穩(wěn)定性等因素，主要常用的接線形式包括：

第一，雙電源形式選擇。該種形式采用的是 T型接線，同時也可與其他變電電路相連接，高壓測線線路接變壓器，另一側(cè)低壓線路則采用母線分段的形式，無須接入大量高壓設備，線路保持清晰靈活的特性。由于高壓設備連接較少，占地面積相對較小，但是在高壓線故障時，主變壓器將會通用，當其中一個電源失效時，通過繼電保護自動切換，此時需要參照是否遵循功率轉(zhuǎn)移要求來使用該設計。

第二，單母線形式選擇。此種接線形式的電源進線為兩路，一路為主線，另一路備用。高壓接線利用單母線鏈接，保證供電工作的穩(wěn)定可靠進行，當電源故障時，可以通過備用低壓接線兩段母線的鏈接，恢復電力系統(tǒng)供電。由于備用電源接線的使用，設備相對復雜、成本較高，主要應用于供電需求大、功率轉(zhuǎn)移較高的城市供電電網(wǎng)中。

第三，關于內(nèi)橋連接形式方面。此種形式兩路接線均接入電網(wǎng)，其中高壓線內(nèi)橋連接接入，與低壓線構成四回路供電網(wǎng)絡，不需要太多斷路器進行保護，但由于多回路的特性，使得靈活性相對較低，運行相對復雜，當故障變壓器出現(xiàn)故障，至少需要兩個斷路器工作，切斷故障線路，主要應用在操作頻繁的高壓電路中。

2.4 完善配套系統(tǒng)

明系統(tǒng)設計的過程中，綜合分析機房、內(nèi)外廠房、開關站，對照明系統(tǒng)類型進行分析，包括事故和工作兩種，也就是對工作照明時間設計的基準為工作面標準照度，并且把應急照明設備安置在樓梯間、安全出口、疏散通道等場合中，避免由于照明故障導致失去工作照明，影響修復設備的水平。燈具選擇的過程中充分考慮使用期限、減光系數(shù)、光通量，此外，把絕緣導線暗敷在中控室中，利用鍍鋅鋼管處理室外線路，剩余的進行明線敷設。設計系統(tǒng)防雷的過程中，不但能夠利用屋頂避雷設備來處理，同時也能夠利用避雷器來保護處理系統(tǒng)過電壓，并且把避雷器合理安裝在主變壓器進線、中性點，但是也不能忽略接地系統(tǒng)，也就是說主要方式為水平接地，輔助方式為垂直接地，利用扁鋼、圓鋼來處理接地線，有機結合角鋼處理接地體，端部削尖打入地中，接地體系統(tǒng)敷設的時候，注重變電站設計，與此同時對低壓配電室和高壓配電室進行設計，配備兩個連接接地體，變壓器室實際上是一個連接體，實際操作中應該對接地螺絲和接地設備進行固定，保障在滿足實際需要的基礎上選擇接地電阻，從而能夠全面提升變電站一次設備運行的安全性和可靠性。

2.5 電氣一次設備的合理選擇

以 110kV 變電站為例，其主變壓器的選擇與設計應當充分考慮以下內(nèi)容：①一些具有冷卻功能的設備應當根據(jù)主變壓器的外部工作環(huán)境、本身結構特征以及具體容量來決定；②變電器的選擇應當以確定的有載調(diào)壓或無激磁調(diào)壓方式來決定；③必須嚴格按照電力系統(tǒng)要求設備的相數(shù)、繞組數(shù)、繞阻的接線組別等的實際需要作為最終變電器確定的條件。斷路器的選擇會對變電站運行的安全性產(chǎn)生重要影響，因此設計人員應當對斷路器的選擇給予充分的重視。①設計人員應當盡可能延長斷路器的使用壽命以及保證其性能發(fā)揮正常，盡量選擇安裝方便，便于檢修的斷路器；②斷路器的選擇應當確保其在電力系統(tǒng)合閘運行時還具備足夠的導電性，以保證在負荷電流以及短路電流通過時，設備還具有良好的動穩(wěn)定性能與熱穩(wěn)定性能。

2.6 隔離開關的選擇及校驗隔離開關是高壓開關的一種，因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷電流和短路電流。 但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。 隔離開關型式的選擇，其技術條件與斷路器相同，應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術經(jīng)濟比較，然后確定。 其選擇的技術條件與斷路器選擇的技術條件相同。 經(jīng)過分析，該變電站 110kV 母線側(cè)與進線側(cè)選出隔離開關 GW4－110/600型，35kV 母線側(cè)選出隔離開關型號為 GW2-35/1000 型，35kV出線側(cè)選出隔離開關型號為 GW4－35/600 型，10kV 母線側(cè)選隔離開關型號為 GW2-10/2000 型，10kV出線側(cè)選出隔離開關型號為 GN1-10/400 型。

2.7 電流互感器的選擇及校驗

電流互感器的型式應根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。 對于6～20kV 屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構的電流互感器，對于 35kV 及以上配電裝置，一般用油浸箱式絕緣結構的獨立式電流互感器，有條件時，應盡量釆用套管式電流互感器。 電流互感器的二次側(cè)額定電流有 5A和 1A 兩種，一般弱電系統(tǒng)用 1A，強電系統(tǒng)用 5A，當配電裝置距離控制室較遠時， 亦可考慮用 1A。 經(jīng)過分析， 該變電站110kV 母線側(cè)與進線側(cè)選電流互感器型號為 LB-110/2600/5型，35kV 母線側(cè)與出線側(cè)選電流互感器型號為 LCWD1-35/800/5 型 ，10kV 母線側(cè)選電流互感器型號為 LAJ-10/2000～6000/5型，10kV 出線側(cè)選電流互感器型號為 LA-10/300/5 型。

2.8 防雷、接地保護

雷暴天氣對電力系統(tǒng)電網(wǎng)有致命威脅，雷電直擊將導致電路超負載，燒毀設備與線路，除了使用防雷設備進行斷電保護外，在設計需求中還應接入防雷設計。屋頂避雷保護通常使用40×4、60×8的鍍鋅扁鋼接地體，同時連接主接地網(wǎng)進行接地保護。利用高壓設備的接地保護同樣應用到防雷設計中，水平接地網(wǎng)路使用6×6接地線路，垂直線路使用50×50×2500的深埋垂直接地極，變電站防雷接地網(wǎng)路電阻小于0.5Ω。高壓變電工作人員的人身安全一直受到人們重視，為保證設備正常工作，同時防止高壓電給人們生命造成威脅，應對設備進行接地設計，除防止高壓觸電，還能有效防止機械作用對設備的損壞。在接地設計中，通常采用扁鋼或圓鋼構成的接地線與角鋼材質(zhì)的接地體組成接地裝置，接地體直接打入地面接地，接地線則通過自然接地鋪設，其中高壓與低壓配電室連接到同一個接地體，外接地線與各設備相連并與底座角貼相連。

總之，在變電站的電氣一次設計過程中，要想對電氣進行更加理想的設計，使之符合國家規(guī)定的要求，就要嚴格把關每一個安裝環(huán)節(jié)的細節(jié)，對設備之間的連接進行檢查，特別注意檢驗二次回路是否準確等問題。最終的目的就是要保證電力系統(tǒng)可以正常的運行。

[1]汪鵬.變電站電氣一次設計發(fā)展分析[J].科技創(chuàng)新導報，2016，(19)：18+20.