變電站電氣一次設(shè)計(jì)研究

王銀果

山東省環(huán)能設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250101

0 引言

近年來，國家電力部門依據(jù)當(dāng)前科技發(fā)展的水平，對變電站供電的可靠性、電壓合格率等指標(biāo)提出了新的要求，進(jìn)一步維護(hù)了我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以滿足人民群眾的需求。根據(jù)當(dāng)前人們對于優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、實(shí)惠的電能需求，國家相關(guān)的電力設(shè)計(jì)部門在一次設(shè)計(jì)過程中需結(jié)合人民群眾對電力性能的要求，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，從質(zhì)量、安全、性能、價(jià)格等多重角度思考，構(gòu)建出變電站電氣一次設(shè)計(jì)框架，以科學(xué)、專業(yè)的電力知識(shí)和技能解決設(shè)計(jì)中存在的問題，不斷地探索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，思考解決方法，從而保證電氣一次設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平。

1 電氣一次設(shè)計(jì)的重要性

近年來，我國變電站電氣系統(tǒng)設(shè)備逐漸升級、完善，建設(shè)規(guī)模開始逐年擴(kuò)大，為了解決當(dāng)前逐漸增加的用電壓力，變電站的建設(shè)工作必須具有兼容性、超前性、科學(xué)性。因此，電氣一次設(shè)計(jì)必須確保設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，如何衡量好二者之間的關(guān)系，是當(dāng)前一次設(shè)計(jì)工作的首要任務(wù)，同時(shí)從宏觀的角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)過程中需解決生產(chǎn)和建設(shè)的矛盾關(guān)系，設(shè)計(jì)最經(jīng)濟(jì)適用的建設(shè)方案，采取中等水平的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合新型的技術(shù)理念，進(jìn)一步滿足電氣一次設(shè)計(jì)的基本要求。

首先，電氣一次設(shè)計(jì)主要是對電氣設(shè)備線路進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)范疇主要包括電氣設(shè)備的布置、選型、主接線選擇等方面的設(shè)計(jì)，一次設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行有助于變電站工作的正常運(yùn)作。因此，一次設(shè)計(jì)過程中需重視設(shè)計(jì)方案的選擇，應(yīng)兼顧其創(chuàng)新性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、科學(xué)性等多方面的設(shè)計(jì)要求，以保障變電站工作的正常運(yùn)行[1]。面對國內(nèi)電力行業(yè)激烈的市場競爭環(huán)境，各電力公司要想獲取相應(yīng)的市場份額，必須采取積極的應(yīng)對措施，以不斷提高自身的工作效益，在保證電力能源正常供給的同時(shí)，提升自身的市場競爭力。

就當(dāng)前變電站電氣一次設(shè)計(jì)的基本工作來說，首先需要對設(shè)計(jì)資料進(jìn)行分析，相關(guān)設(shè)計(jì)工作者在收集資料的過程中，需對相應(yīng)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，從而確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和合理性。同時(shí)，相關(guān)工作人員需對變電站進(jìn)行實(shí)地考察，并結(jié)合設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整合分析，以完善接地網(wǎng)等設(shè)計(jì)，從而在實(shí)際工作開展時(shí)，使相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有據(jù)可循。

2 電氣一次設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)

2.1 主接線設(shè)計(jì)的問題

在整體的一次設(shè)計(jì)中，為了保證設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性，通常情況下設(shè)計(jì)人員會(huì)采取比較復(fù)雜的主接線方式，導(dǎo)致設(shè)備成本上升。然而，電力設(shè)計(jì)的最基本要求就是控制成本，從而滿足人們用電經(jīng)濟(jì)性的需求，電氣設(shè)備數(shù)量的增加意味著設(shè)計(jì)施工的場地也會(huì)隨之提高，這樣的設(shè)計(jì)思路并不利于促進(jìn)未來城市的可持續(xù)發(fā)展[2]。同時(shí)，復(fù)雜的主線設(shè)計(jì)一旦出現(xiàn)問題，其維修難度較高，容易造成嚴(yán)重后果，因此在設(shè)計(jì)過程中需要全面考慮主接線的設(shè)計(jì)問題。

2.2 電氣設(shè)備選擇的問題

變電站的主要電氣設(shè)備包括變壓器、隔離開關(guān)、斷路器、電流互感器等，其中主要問題表現(xiàn)在短路電流的計(jì)算等。因此，要想保證電氣設(shè)備的高穩(wěn)定性、高安全性、高經(jīng)濟(jì)性等需求，設(shè)計(jì)人員需針對不同位置的短路電流進(jìn)行考察、檢驗(yàn)，在此過程中一旦出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，將可能出現(xiàn)電氣設(shè)備選擇問題，從而對整體設(shè)備的安全造成相應(yīng)的影響。在設(shè)備選擇過程中，需從宏觀的角度進(jìn)行綜合考慮選擇，否則將可能縮短電氣設(shè)備的使用壽命，不利于保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而增加變電站的施工成本，影響電力公司的市場競爭力。

2.3 防雷設(shè)計(jì)的問題

避雷針是目前電氣設(shè)備的主要保護(hù)裝置之一，其主要功能是以進(jìn)線的方式引雷，從而達(dá)到相應(yīng)的避雷效果，以保證供電設(shè)備的安全工作。但是，在其設(shè)計(jì)和安裝過程中，需充分重視避雷針的設(shè)計(jì)安裝工作，需保證設(shè)計(jì)過程中的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)偏差，有效發(fā)揮避雷針的功效。特別是如今隨著環(huán)境的破壞，導(dǎo)致全球范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)極端天氣，雷電攻擊建筑和樹木的情況頻出，變電站一旦受到雷電的攻擊，將造成嚴(yán)重的后果，可能產(chǎn)生極大的損失，因此在避雷針設(shè)計(jì)過程中需考慮到極端天氣的情況，確保其在復(fù)雜的天氣狀況下依然能夠平穩(wěn)運(yùn)行。

3 變電站電氣一次設(shè)計(jì)的優(yōu)化

3.1 主接線設(shè)計(jì)

變電站的主接線設(shè)計(jì)在電力一次設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，因此在設(shè)計(jì)過程中需充分考慮多方面因素，以保證供電的穩(wěn)定性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

（1）從經(jīng)濟(jì)方面來考慮，電氣設(shè)備的主接線能夠滿足運(yùn)行要求時(shí)，可以盡量不采用斷路器或使用斷路器較少的接線設(shè)備，同時(shí)在設(shè)計(jì)方面要確保全系統(tǒng)的安全運(yùn)作，盡量簡化二次回路，節(jié)省二次設(shè)備和電纜的使用量[3]。

（2）在穩(wěn)定性方面，為了避免變電站出現(xiàn)大面積設(shè)備停電、停運(yùn)現(xiàn)象，即使在各線路設(shè)備檢查期，也不可出現(xiàn)長期停電現(xiàn)象，同時(shí)需盡可能確保在一級負(fù)荷或是二級負(fù)荷的情況下可以堅(jiān)持短期供電，并且不會(huì)對整個(gè)供電系統(tǒng)造成過大的負(fù)面影響。

（3）從靈活性來看，電力設(shè)計(jì)需滿足各供電系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)動(dòng)、檢查、維護(hù)和擴(kuò)建方面的要求，使變電器可以靈活地進(jìn)行轉(zhuǎn)接線路、切除線路等工作，并充分地調(diào)配電源負(fù)荷。同時(shí)，在維持居民日常用電穩(wěn)定的情況下進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路問題并進(jìn)行維護(hù)。在電路擴(kuò)建時(shí)，從簡單的初期接線過渡到最終接線，使變壓器等設(shè)備與線路之間互不干擾，便于后期進(jìn)行線路維修工作，有助于減少維修成本。

3.2 電氣設(shè)備選擇

根據(jù)電力系統(tǒng)的短路電流、主接線、負(fù)荷電流的計(jì)算等，選擇電氣設(shè)備時(shí)，需以正常的工作條件來進(jìn)行額定值設(shè)備的選擇，同時(shí)需以三相短路的條件對設(shè)備安裝地點(diǎn)進(jìn)行檢測，并對設(shè)備開關(guān)的阻流能力進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，相關(guān)工作人員需進(jìn)行實(shí)地考察，按照工作環(huán)境、使用要求、地點(diǎn)等因素來選擇合適的設(shè)備形式。同時(shí)，需對變壓器等硬性設(shè)備進(jìn)行把控，如在城網(wǎng)的變電站中需要2臺(tái)及以上的變壓器設(shè)備，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)入其他設(shè)備運(yùn)行，以保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。通常在設(shè)計(jì)過程中需要考慮的因素是，在總負(fù)荷固定的情況下，停運(yùn)一臺(tái)主變壓器時(shí)供電系統(tǒng)仍具備同等的供電能力，并且對變壓器制造容量限制，同時(shí)應(yīng)盡可能減少變電器的占地面積。

3.3 防雷設(shè)計(jì)

防雷設(shè)計(jì)首要考慮的問題是衡量整體電站工程是否有增加防雷措施的必要，而目前所有一次設(shè)計(jì)采取的方案都在于，觀察改進(jìn)擴(kuò)建的變電站領(lǐng)域的防雷保護(hù)是否包含在已有變電站防雷保護(hù)范圍中，否則需要在擴(kuò)建設(shè)計(jì)中增加防雷保護(hù)這一項(xiàng)工程措施。其中，主要問題在于，變電站的主接線網(wǎng)和既有變電站的接線網(wǎng)之間如何保持兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上的連接。在防雷保護(hù)方案實(shí)施結(jié)束后，還需要對各個(gè)接地電阻參數(shù)情況進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的降阻工作，確保電氣系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行，從而避免發(fā)生人身觸電事故。此外，可以將電氣設(shè)備與地面產(chǎn)生連接，從而達(dá)到引雷的作用，防止設(shè)備損壞。

一般的接地防雷裝置可分為接地線和接地體兩部分，其中接地線主要是使用扁鋼和圓鋼；接地體使用角鋼，可以把端部削尖接入地中進(jìn)行引雷，同時(shí)可以外引接電線與變壓站的各接地設(shè)備進(jìn)行連接，然后根據(jù)中性點(diǎn)進(jìn)行下引處理，保護(hù)接地設(shè)備并與避雷針設(shè)備形成呼應(yīng)，使其與主接地網(wǎng)絡(luò)形成有效連接，從而達(dá)到避雷保護(hù)的效果，保護(hù)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

綜上所述，變電站電氣一次設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性總體框架型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，需要工作人員掌握整體框架思路，并擁有大局觀，能夠從宏觀的角度來進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過引進(jìn)高新技術(shù)設(shè)備，運(yùn)用創(chuàng)新型技術(shù)手段，可以進(jìn)一步優(yōu)化電氣一次設(shè)計(jì)，以滿足廣大人民群眾對安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性的需求。