對變電站電氣一次設計的分析

顧保利

國網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

國網河北省電力公司檢修分公司

從電力系統整體角度進行分析，設計變電站電氣一次設備的水平會對系統運行質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，并且依據現場情況，選擇科學合理的接線方式、電氣設備、照明系統、接地系統等，保障能夠提高電力系統的可靠性、安全性以及運行效率，為電力企業進一步發展奠定基礎。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

隨著電力系統的不斷擴展升級，電力設備更新換代，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，以應對發展越來越快的電力需求，應充分考慮發展趨勢對現狀的影響，具有前瞻性，保障變電站電力系統的安全、穩定運行，并保障一定的經濟效益，正確協調二者關系，正確處理各個時期的問題矛盾，綜合考慮，優化設計方案。

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域電力需求進行設計，滿足變電量需求，并以此優化設計。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、穩定，在此基礎上適當調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的自動化，同時提高設備的可靠性、穩定性，應將數據信息誤碼率控制在相對低的水平，對設備可靠性進行優化，減少檢修率，提高經濟效益。

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，依據設計區域的功能進行劃分，需考慮電流、負荷等參數。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，校驗核算電氣設備的動穩定性、熱穩定性等參數，并且對設計原則進行分析，在滿足安全位置、環境需求以及使用規范的基礎上設計設備體積，通過已確定變電站為系統提供運行方式以及供電量，對變電站系統的技術和變壓器數量進行確定。

2.3 設計主接線

變電站電力系統電氣設計的重要內容就是電氣主接線的設計，其中控制、自動化系統、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。應充分考慮經濟性、靈活性、穩定性等因素，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、功率轉移較高的城市供電電網中。

第三，關于內橋連接形式方面。此種形式兩路接線均接入電網，其中高壓線內橋連接接入，與低壓線構成四回路供電網絡，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

明系統設計的過程中，綜合分析機房、內外廠房、開關站，對照明系統類型進行分析，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、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，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容：①一些具有冷卻功能的設備應當根據主變壓器的外部工作環境、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壓或無激磁調壓方式來決定；③必須嚴格按照電力系統要求設備的相數、繞組數、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定性能與熱穩定性能。

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。 經過分析，該變電站 110kV 母線側與進線側選出隔離開關 GW4－110/600型，35kV 母線側選出隔離開關型號為 GW2-35/1000 型，35kV出線側選出隔離開關型號為 GW4－35/600 型，10kV 母線側選隔離開關型號為 GW2-10/2000 型，10kV出線側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使用環境條件和產品情況選擇。 對于6～20kV 屋內配電裝置，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額定電流有 5A和 1A 兩種，一般弱電系統用 1A，強電系統用 5A，當配電裝置距離控制室較遠時， 亦可考慮用 1A。 經過分析， 該變電站110kV 母線側與進線側選電流互感器型號為 LB-110/2600/5型，35kV 母線側與出線側選電流互感器型號為 LCWD1-35/800/5 型 ，10kV 母線側選電流互感器型號為 LAJ-10/2000～6000/5型，10kV 出線側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電網有致命威脅，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，使之符合國家規定的要求，就要嚴格把關每一個安裝環節的細節，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可以正常的運行。

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