蔡田園

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司，江蘇 宿遷 223800）

一次方案是變電所改造工程中最重要的一項(xiàng)工作，它是變電所二次方案的依據(jù)，直接關(guān)系到變電所整體的運(yùn)營(yíng)與維修。隨著國(guó)家電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在新的變電所中，必然會(huì)出現(xiàn)一些需要擴(kuò)大變電所、需要進(jìn)行變電所等問(wèn)題[1]。在變電一次設(shè)計(jì)中，選擇合適的變電設(shè)備、確定主接線方式、確定主變壓器容量、選擇合適的開(kāi)關(guān)設(shè)備類型、選擇合適的主變進(jìn)線方式等是變電站改擴(kuò)建中的變電一次設(shè)計(jì)工作。

1 變電站改擴(kuò)建中變電一次設(shè)計(jì)原則

1.1 滿足實(shí)際需求

在變電站進(jìn)行一次設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮其之后的維修與維護(hù)問(wèn)題，所以應(yīng)當(dāng)充分考慮其實(shí)際需求，在進(jìn)行設(shè)備選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電站的具體需求和運(yùn)行情況來(lái)確定其方案[2]。在具體施工中，也要保證其方案的具體可行性和可靠性，保證其工作順利進(jìn)行。所以在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，要充分地考慮到電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)的特點(diǎn)，為變電站的一次設(shè)計(jì)工作提供充分保障。

1.2 優(yōu)化設(shè)備選型

在變電所改擴(kuò)建項(xiàng)目中，設(shè)備的選型是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，在進(jìn)行設(shè)備的選擇時(shí)，要以變電站的具體情況為依據(jù)，確保所選的設(shè)備可以達(dá)到實(shí)際的運(yùn)行需要。在選擇裝置時(shí)，應(yīng)與變電所的具體條件相聯(lián)系，防止裝置的選擇與其實(shí)際操作相矛盾，保證裝置的穩(wěn)定可靠[3]。為確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)根據(jù)變電所工程的需要，對(duì)變電所工程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，性能穩(wěn)定，安裝方便的裝置。

1.3 降低設(shè)備成本

在對(duì)變電所進(jìn)行改建時(shí)，應(yīng)結(jié)合變電所的具體條件，盡量減少裝置費(fèi)用，以確保變電所工程的順利實(shí)施。在進(jìn)行裝備的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)裝備費(fèi)用進(jìn)行分析，并對(duì)有重大意義的裝備予以替換和升級(jí)，使裝備費(fèi)用得到合理的控制。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)男吞?hào)，以減少購(gòu)置的費(fèi)用。

1.4 保證安全穩(wěn)定

在進(jìn)行一次變電站的改造時(shí)，為了確保改造項(xiàng)目的安全性，需要對(duì)整個(gè)改造項(xiàng)目進(jìn)行一次完整的安全評(píng)價(jià)，確保改造項(xiàng)目不會(huì)在改造項(xiàng)目中產(chǎn)生任何的安全問(wèn)題，從而對(duì)整個(gè)改造項(xiàng)目的正常運(yùn)作產(chǎn)生不利的影響。為了保障變電站的穩(wěn)定，需要在擴(kuò)容的時(shí)候，對(duì)其內(nèi)部的原始電力設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試，以保證其可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.5 合理配置資源

在變電所改造工程中，必須對(duì)變電所改造工程進(jìn)行合理的規(guī)劃，以保證變電所改造工程的順利進(jìn)行。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，要使各環(huán)節(jié)得到有效的協(xié)調(diào)和配合，以達(dá)到更好的效果。

在電力裝備的購(gòu)置過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體的工作需要，合理地選用適合于變電所的裝備[4]。在裝備的裝配過(guò)程中，應(yīng)按照各單位的要求來(lái)裝配裝備。在裝備的驗(yàn)收階段，主要是對(duì)裝備的品質(zhì)、功能等方面的考核。在人事配置上，應(yīng)按照各單位的需要來(lái)做，以達(dá)到更好的工作效果。

2 新增電氣設(shè)備精確化選擇和校驗(yàn)工作的處理方案

本文以500kV 平果線1 號(hào)主變?cè)鋈莞脑旃こ虨槔?，針?duì)電網(wǎng)建設(shè)中新增電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了解決方案。

2.1 新增電氣設(shè)備的精確化選擇

500kV 平果線1 號(hào)母線擴(kuò)容改造，將35kV 的母線電壓等級(jí)升級(jí)為110kV，從而有效地改善了1 號(hào)母線的過(guò)負(fù)荷和過(guò)電壓的問(wèn)題，使1 號(hào)母線的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定。要使擴(kuò)容項(xiàng)目能夠成功地投入使用，就必須對(duì)主變壓器有關(guān)的裝置進(jìn)行準(zhǔn)確的選型。按照《500kV及以下變電設(shè)備》（DL/T624-2008）的有關(guān)要求，對(duì)主變擴(kuò)容、過(guò)載能力、短路電流計(jì)算、絕緣測(cè)試進(jìn)行了檢驗(yàn)。在500kV 平果線1 號(hào)主變電機(jī)組擴(kuò)容過(guò)程中，對(duì)10kVGIS 裝置進(jìn)行了絕緣配合及過(guò)載性能的測(cè)試。在驗(yàn)收時(shí)，要求新建10kVGIS 裝置的裝機(jī)容量與1 號(hào)主變擴(kuò)容時(shí)的裝機(jī)容量相匹配，以確保在增大負(fù)載時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的壓差。新建10kVGIS 裝置的選型應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本準(zhǔn)則：能承載6 倍額定負(fù)載電流的最大過(guò)載容量；并能經(jīng)受住同一電壓水平下，本裝置所發(fā)生的最大短路電流；如果短路電流大于6倍的設(shè)計(jì)值，則需要10 毫秒的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)作和斷開(kāi)。10kVGIS 設(shè)備選擇時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面：10kVGIS 裝置的裝機(jī)容量應(yīng)綜合考慮到變電所的抽頭裝機(jī)容量及主變出線區(qū)間個(gè)數(shù)。根據(jù)10kVGIS 裝置中變壓器線圈的構(gòu)成和線圈的分布狀況，選用合適的10kVGIS 裝置。

2.2 新增設(shè)備選型和校驗(yàn)的技術(shù)要求

按照《500kV 平果變?cè)鋈莞脑旃こ碳夹g(shù)規(guī)定》（下文簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)定》），500kV 平果線1 號(hào)主變?cè)鋈莞脑祉?xiàng)目中，新增加的電力裝置的選擇和調(diào)試，應(yīng)當(dāng)符合下列技術(shù)相關(guān)規(guī)定的要求：新增的電力裝置，其電回路必須與原來(lái)的電回路有顯著差別；對(duì)新增的電器裝置，按《技術(shù)規(guī)定》中所列的校準(zhǔn)項(xiàng)目及校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，符合有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程；對(duì)新建的裝置，進(jìn)行絕緣電阻、介質(zhì)損耗系數(shù)、局部放電、機(jī)械性能等的測(cè)試。通過(guò)類型測(cè)試，才能使用；對(duì)新建的設(shè)備，使用帶有微型保護(hù)的開(kāi)關(guān)，并在投運(yùn)后，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的性能測(cè)試。

3 變電站改擴(kuò)建中的變電一次設(shè)計(jì)

3.1 選擇合適的變電設(shè)備

變電一次方案是一次方案的重要組成部分，它的優(yōu)劣對(duì)以后的裝置選擇有很大的影響。變電裝置是變電所正常工作的根本，其性能的好壞直接關(guān)系到變電所的供電質(zhì)量、安全與穩(wěn)定。因此，在變電所改造工程中，選用適當(dāng)?shù)淖儔浩魇亲铌P(guān)鍵的一環(huán)。因?yàn)樵诮⒁蛔碌淖冸娬緯r(shí)，并不需要對(duì)原來(lái)的變電站進(jìn)行任何的改造，因此，在進(jìn)行一次變電一次設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員可以將當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)中存在的各種裝置結(jié)合起來(lái)，并根據(jù)這些裝置的技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)狀況，來(lái)選擇適當(dāng)?shù)淖冸娧b置，從而使得新的變電站與原來(lái)的變電站相比，具有更高的技術(shù)水平和更好的經(jīng)濟(jì)效果。對(duì)于新建成的變電所來(lái)說(shuō)，在對(duì)設(shè)備的選型上，應(yīng)該選擇智能化程度高，自動(dòng)化程度高，可靠性高，容易維護(hù)，維修方便，使用壽命長(zhǎng)的設(shè)備。如智能開(kāi)關(guān)及監(jiān)控系統(tǒng)、智能化開(kāi)關(guān)柜等，其體積小，占地面積小，既可大幅減少建設(shè)及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，又可提升工作效率[5]。比如，智能開(kāi)關(guān)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是具備智能調(diào)整的能力，能夠自動(dòng)完成母線過(guò)流保護(hù)和變壓器過(guò)載保護(hù)；智能開(kāi)關(guān)箱具備智能調(diào)整功能，能夠?qū)?jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整與分布；同時(shí)，該智能開(kāi)關(guān)及監(jiān)視系統(tǒng)還具備遙控監(jiān)視的能力，能夠?qū)ρb置的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視與記錄；采用了智能化的開(kāi)關(guān)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障的自動(dòng)預(yù)警等。

表1 充電機(jī)輸出電流紋波峰峰值

3.2 確定主接線方式

主接線方式是指變電站在運(yùn)行過(guò)程中的主要接線方式，不同的主接線方式具有不同的特點(diǎn)和功能，在變電站改擴(kuò)建中的設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定主接線方式。在進(jìn)行一次變電站的改擴(kuò)建時(shí)，應(yīng)該先對(duì)整個(gè)變電站的基礎(chǔ)狀況展開(kāi)一次全面的調(diào)查，然后再以此為依據(jù)來(lái)決定是否需要保留原有變電站，如果有需要，就應(yīng)該盡量將其保留下來(lái)。在僅需更換一部分變壓器的條件下，可以采用單母線段和雙母線段兩種形式，也可以視實(shí)際情況選擇兩種形式的結(jié)合。對(duì)于改擴(kuò)建的變電所，可以在原有變電所的基礎(chǔ)上，將原有的變電所拆掉，再建立一個(gè)新的變電所，然后按照新的變電所來(lái)決定其主要接線方法。在選擇主接線方式時(shí)，要綜合考慮對(duì)整體電網(wǎng)的影響、對(duì)新變電站供電可靠性的影響、對(duì)擴(kuò)建項(xiàng)目電力生產(chǎn)調(diào)度的影響、對(duì)擴(kuò)建項(xiàng)目電能測(cè)量工作的影響等，從而可以選擇出一種合理、高效的主接線方式。

圖1 設(shè)計(jì)流程

3.3 確定主變壓器容量

在變電所改造項(xiàng)目中，主變的選型是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它的選型關(guān)系到變電所整體的供電能力。在確定主變?nèi)萘繒r(shí)，應(yīng)全面考量：主變?cè)谡麄€(gè)電網(wǎng)中所扮演的角色；各變電所的總體負(fù)載狀況；各變電所的電力系統(tǒng)組成狀況；擴(kuò)展后的變電所所能提供的電力的真實(shí)長(zhǎng)度。在對(duì)主變壓器的容量進(jìn)行決定的時(shí)候，要以系統(tǒng)中的負(fù)載情況為依據(jù)，比如用電設(shè)備數(shù)量、用電量、用電設(shè)備類型等，來(lái)對(duì)變電站的總負(fù)載進(jìn)行確定。之后，再以總負(fù)載為依據(jù)，來(lái)計(jì)算出系統(tǒng)中所需使用到的變壓器臺(tái)數(shù)，最終以此為依據(jù)，以實(shí)際情況為依據(jù)，來(lái)選擇適合于主變壓器的容量。比如，在一個(gè)變電站中，它需要將一個(gè)容量為10KV/380V/220V的主變壓器替換成一個(gè)容量為50KVA/220V/110V 的主變壓器，在進(jìn)行擴(kuò)充之前，要先將需要使用的主變?nèi)萘拷o確定出來(lái)，之后才能根據(jù)主變的容量來(lái)選擇一個(gè)適合于它的容量。此外，由于工程擴(kuò)大后，還會(huì)產(chǎn)生一定的新的負(fù)載，因此要針對(duì)不同的條件，選用不同的主變。以一座變電所為例，在進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)，需新增50kVA、220V、110V 功率的變電所。

3.4 選擇合適的開(kāi)關(guān)設(shè)備類型

在新的變電所中，如果一次設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到擴(kuò)建的需求，則必須將開(kāi)關(guān)設(shè)備類型進(jìn)行重新選擇。但是，當(dāng)變電所進(jìn)行改造時(shí)，若舊的變電所已達(dá)不到運(yùn)行的要求，就必須對(duì)其進(jìn)行改造。需要注意的問(wèn)題有：在切換裝置發(fā)生故障的情況下，切換裝置能起到對(duì)其它裝置的保護(hù)作用；當(dāng)某一段線路發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備來(lái)保護(hù)其他線路。

3.5 選擇合適的主變進(jìn)線方式

變電站改擴(kuò)建中，主變壓器的進(jìn)線方式有兩種，即一次側(cè)進(jìn)線和二次側(cè)進(jìn)線。

一次側(cè)進(jìn)線是將主變一次側(cè)線圈直接連接到主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)的出線上，該方法較為普遍，在新建的變電站中使用較多。但是在變電站改擴(kuò)建過(guò)程中，有必要將二次側(cè)進(jìn)線方式應(yīng)用到變電站的改擴(kuò)建過(guò)程中。為了防止變電所改造時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題，必須對(duì)多種進(jìn)線形式進(jìn)行綜合分析、對(duì)比，從而根據(jù)實(shí)際情況，選取最合適的進(jìn)線形式。主變電源的進(jìn)線形式的選取，除了要綜合考慮主變電源的容量及布置形式外，還要綜合考慮主變電源的安裝位置及工作模式。此外，還應(yīng)考慮進(jìn)線方式對(duì)變電站改擴(kuò)建工作的影響，若進(jìn)線方式會(huì)影響到二次設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)等問(wèn)題，則要結(jié)合具體情況，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪M(jìn)線方式。在不影響施工的情況下，可以采取傳統(tǒng)的進(jìn)線方法。

4 結(jié)語(yǔ)

在目前的國(guó)家電力系統(tǒng)中，需要對(duì)變電所進(jìn)行改造。在進(jìn)行變電所改建和擴(kuò)建時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電所的特性，選取適當(dāng)?shù)囊淮闻潆娤到y(tǒng)。比如，在擴(kuò)建變電站方面，因?yàn)槠湓O(shè)備容量大、對(duì)供電可靠性要求高，因此應(yīng)該選擇運(yùn)行可靠性較高、供電容量大、技術(shù)性能較好的設(shè)備。而在新建變電站方面，因?yàn)槠湓O(shè)備容量小、對(duì)供電可靠性要求低，所以應(yīng)該選擇技術(shù)性能較好、運(yùn)行可靠性較高的設(shè)備。另外，還要根據(jù)所擴(kuò)建的變電站的特性，對(duì)其一次設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的選取，與此同時(shí)，還應(yīng)該針對(duì)擴(kuò)建與新建的變電站的具體情況，來(lái)對(duì)變電一次設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的選擇。