变电站电气一次部分设计

作者：严鹏建 季承

来源：《科学与财富》2020年第05期

        摘 要：变电站的安全性和可靠性往往都是受一次设计的影响甚至是决定的。所以本文从电气一次设计出发，主要研究了变电站中的应用情况和设计要点，并且根据设计提出了一些自己的建议和看法，希望能够给同行带来借鉴，并进行相关的分析和讨论。

        关键词：变电站;电气;一次设计

        引言

        在对变电站进行电气一次设计的时候一般要考虑到很多方面，这要结合具体实际的需要，但一般都会把经济性、灵活性和可靠性纳入考虑。在进行一次设计的时候，一般都有着降低投资、节约开支的目的，以求让所在单位获得更好的经济效益。

        一、关于变电站进行电气一次设计方面的原则

        正常来说，由于其自身存在的特殊性，变电站在电气设计上都应该首先注意安全可靠性，这样才能够确立其可持续发展的原则。然后结合实际的具体需要进行分析，才能够选择最为科学合理的设计方案。变电站具其自身特点，所以在原则的确定上应该体现一定程度的特殊性。首先最重要的就是主接线的设计，主接线的设计方案应该安全可靠，每一个模块之间衔接紧密，实现无缝对接。其次，设计标准应该总体上达到统一，避免在进行建设的时候出现互相矛盾之处，前后标准不统一会带来很大的安全隐患。再次，在设计的原则上应该体现供电企业的经济效益，将其经济交易放在最重要的位置来进行考虑和统筹，这样才能够进行可持续发展。最后，我国地域广大，不同的地区面临着不同的自然环境，所以在设计方案的确定上应该加以区别，在设计的方案以及规模上充分考虑当时当地的需要。除此之外，在变電站的设计上应该和周边环境相互协调和适应。

        二、变电站电气一次设计的全面预备工作

        （一）确保变电站电气一次设备设计的可行性

        确保变电站电气一次设备设计的可行性的首要前提是全面遵循我国变电站的标准及要求和其他相关规定。其次，要做好全面的自然以及社会方面的考察与勘测，主要针对变电站所选的建设位置及其周围的地质环境的稳定性、交通的通达度以及拥堵状况、环境质量等几个主要方面，并把各项数据作为研究确保变电站电气一次设备设计可行性的参考条件。除此之外，参与确保变电站电气一次设备设计的所有工作人员还应该致力于设计可行性方案的设计，通过对设计方案展开全面、细致的分析和研究，推动变电站电气一次设备的设计工作在高质量、高标准的要求下稳步推进。最后，在对变电站电气一次设备的设计方案进行修改和确定时，要兼顾变电站运行的长远利益，从而适当调整设备、人员等的投入力度。

        （二）谨慎选择变电站电气一次设备

        电力系统的一次主接线、短路电流以及负荷等是变电站在选择电气一次设备时首先要考虑的因素。其次，变电站在选择电气一次设备时要从具体的施工建设环境考虑，综合比较电气一次设备的应用要求与变电站的实际需要，最终选择与变电站供给需要相差不大的电气一次设备形式。同时，电气一次设备的选择不仅能够保证各类设备在变电站正常运转的情况下保持基本的平稳和安全，还要保证各类电气设备不会因为变电站运行中的突发故障而损伤动稳定、热稳定等性能。最后，变电站电气设备的选择离不开计算，而计算的数据与电气一次设备安装位置的三相短路变化有关，进而影响变电站开关电气断流能力的检验结果。

        三、针对电气一次设备的一些有效策略

        （一）变电站电气的主接线

        变电站电气一次设计的过程中最为重要的一部分即电气主接线的设计，这主要是因为电气主接线不仅与电力系统的各个配电装置、继电保护工作、自动控制装置与拟定电气设备的选择等有密切的关系，也与电力系统的正常运转有极大的联系。变电站电气主接线在设计时需要重点考虑变电站承担责任的大小、使用年限以及终端的建设规模、电力负荷、电力系统承载的备用电力等方面的内容，其设计的基本要求为安全和可靠。这都是为了保证变电站电气因为主接线良好的设计而能够灵活的应对变电站运行过程中出现的各类突发状况。除了安全性和可靠性是必须要遵循的原则，经济实用也是一项主要的设计原则。

        变电站电气主接线的设计方法主要有以下常见的几种：单母线接线法、单母线分段接线法、双母线接线法、双母线分段接线法等，不同的接线方法具有不同的特点，需要根据变电站不同的建设进度、投资成本、使用性能等实际情形择优选择。

        （二）变电站电气一次设备的正确选择

        （1）选择变电器的注意事项

        主变压器的设计也是变电站电气一次设计的主要工作，即设计人员要重点关注变电器的设计，拿110KV的变电站举例，在选择变电器时需要注意以下几个方面：

        <1>主变压器工作运行的外部环境、主变压器的性能结构、承载工作负荷的大小等决定具有冷却功能设备的选择方向。

        <2>有载调压或无磁激调压的能力也是变电器选择时必须要考虑的其中一个方面。

        <3>电力系统力列举出的电力设备的相数、绕组数、绕组的接线组别等也都是选择变电器时必须要参考的依据。

        （2）正确选择断路器

        选择正确的断路器往往会在一定程度上保证变电站运行的安全性，因此在变电站电气一次设备的设计的过程中必须要选择正确的断路器，可以从以下几个方面进行考虑：

        <1>寿命、性能的正常发挥以及安装的操作难度、检修的复杂程度等是选择断路器时首先要考虑的内容。

        <2>断路器的导电性在电力系统中具有不容忽视的意义，尤其是在电力系统在运行合闸的过程中，可以为负荷电流和短路电流的正常通过发挥一定的引流作用。

        （三）电气的接地设计

        在变电站电气的一次设计过程中，施工人员的触电事故是最为严重也最为常见的一类，这通常与变电站电气的接地设计有关。良好的电气接地设计不仅是为施工人员的人身安全提供保障，也是有效保护机械设备、减少火灾等其他突发事件的重要方法。

        一般情况下，接地体和接地线是组成变电站一次设备接地装置的主要构件。自然类的接地体是最为常用的一类接地体，多为角钢构造，直接将其埋入地中即可。接地线一般为角钢或圆钢。变电所的周围被接地体环绕，变电所内的高压配电室以及低压配电室再分别设置两处用以和接地体的相连通，高、低压配电室通过扁钢与变压器室连接成一个共同体。除此之外，接地电阻必须小于高压小接地系统的保护接地以及低压电气设备保护接地与工作接地电阻的最小值。

        （四）关于防雷设计和照明设计

        在变电站的电气一次设计的工作中，变电站一般都要通过安设避雷针的方式来避免遭受直击雷的打击。变电站的附属设备也要进行接地保护，才能够保证变电站的安全，从直击雷事故中得到幸免。当前我们使用ATP-EMTM这种技术针对过量电压进行计算，过量电压来自于雷电侵入设备管线内，对这部分电压进行计算，经过研究，就可以选用合理的避雷器设备了，达到防止电气设备被破坏的效果。另外为了让变电站的维护变得更为有效和便捷，照明设计也不好应该忽视。应急通道内应该建设事故照明系统，这样在出现事故的时候，相关的维修工作人员就可以在电力故障的时候进行工作，尽早排除故障。

        四、结束语

        综上所述，变电站一次电气部分的设计是一项较为复杂的工程，在整个电力系统中发挥着重要作用。因此，在具体设计过程中需要确保设计的科学性，从而保证供电的安全性。由此可见，只有做好电气设备连接方式、一次部分的设计等各项内容，才能使变电站的经济效益最大化，提升系统用电的安全性。

        参考文献：

        [1]彭大志.变电站电气一次设计现状及改善对策分析[J].科学技术创新，2019（24）：35-36.

        [2]李嵩，陈德锋.220kV变电站电气一次部分设计技术探析[J].科技创新与应用，2018（24）：74-75.