变电站电气一次设计探讨

郭昊 张召

目前，变电站电气一次设计的内容主要包括变压器、发电机、隔离开关、断路器，输电线路和电力电缆等设备。配电，输电、发电的过程中是依靠电气一次设备之间的相互连接构成的。随着电力市场的改革发展，发电企业对于电气一次设备的性能、安全性和稳定性以及施工的安全和质量等各方面的要求也越来越高。针对现状和发展的形势，从变电站电气一次设计方面的质量进行探讨。从防患于未然的角度来对变电站的电气一次设计及设备的维护、检修进行探讨，致力于寻求一条能摆脱过于被动的、安全隐患较多和质量控制不足的设计方式，从而提高设备的可靠性和安全性，以便更好的提高变电站电气一次设计的效益和经济性，提高使用的效益和质量。

1做好变电站电气一次设计的准备工作

可行性研究是基本建设程序中为项目核准提供技术依据的一个重要阶段。为满足输变电工程核准要求，在工程前期工作中，一定要根据国家有关规定，结合输变电工程特点，编制出符合规程、规范要求，满足可达到深度要求的设计成品。变电站可行性研究必须贯彻国家的技术政策和产业政策，执行各专业的有关设计规程和规定，推进资源节约型、环境友好型电网建设，推广应用通用设计、通用设备，促进标准化建设。同时，在变电站前期工程设计中必须完整、准确、充分地掌握设计原始资料和基础数据。具体而言，应首先掌握下列基础资料：变电站站址位置、站址的地震烈度、环境污秽等级、出线走廊情况、变电站周围道路状况、变电站地质情况等。在进行变电站前期工程设计时，应设计任务明确，依據性文件可靠，设计原则明确，符合国家的发展方针，贯彻两型一化设计原则，符合规程、规范要求，全面考虑本期与远期规模，合理规划，技术经济指标较为先进合理。

2电气主接线设计

变电站电气部分的主体就是电气主接线设计，它对整个电力系统运行的可靠性和灵活性起着直接的影响作用，并且对拟定电气设备的选择、继电保护、配电装置布置、自动装置和控制方式都有着十分重要的影响。在变电站改建过程中，对电气主接线设计应该尽可能的保证其可靠性和灵活性的基础上，做到经济合理。可靠性是电气主接线的基本要求，即要求电气主接线的设计不仅要能适应各种运行状态，并且要能灵活的在各种运行方式之间进行转换。

3合理选择电气设备

在系统主接线、负荷计算和短路电流计算的基础上，进行电气设备选择，在选择时遵守了以下几项原则：(1)按正常工作条件选择电气设备的额定值。(2)按短路条件校验电气设备的动、热稳定。(3)检验安装地点的三相短路条件并校验开关电器的断流能力。(4)根据安装地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。在此基础上，要确定主变压器台数。城网变电站中一般配有2台或多台主变压器，当其中一台变压器出现故障时，可以将其负荷自动转移至正常运行的变压器。对于一座变电站，在满足相同的供电能力和供电可靠性的前提下，安装两台或三台变压器哪个方案更合理，如何选择合适的主变压器台数，需要根据城医供电条件、负荷性质及运行方式等条件，从经济和技术方面考虑以下几个因素：(1)主变总容量在总负荷不变的前提下，停一台主变压器时，要求仍具有相同的供电能力。(2)变压器制造容量限制。(3)占地面积城网变电站位于市内，节约占地具有十分重要的意义，显然安装三台变压器比安装两台变压器要多占地。

4接地技术

为了保证电气设备的正常工作或防止人身触电。而将电气设备的某部分与地面做良好的电气连接，称为接地。接地的目的有以下几个：防止人触电。防止电气设备的机械性损坏，防止火灾及爆炸。电气设备正常工作接地装置由接地体和接地线两部分组成。接地线通常采用扁钢或圆钢，接地体通常采用角钢，将端部削尖，打入地中。接地体有自然接地体和人工接地体，一般采用自然接地体。接地体围绕变电所周围敷设。高压配电室和低压配电室分别有两处和接地体连接。变压器室有一处和接地体连接，另外，高压配电室、低压配电室和变压器室在室内用扁钢联成一体。高压开关柜、补偿电容器和低压配电屏的外壳与底座角铁用螺丝牢固连接，外引接地线和变电所内各接地装置的接地联络线和底座角铁连接，变压器的工作接地由中性点引下。接地电阻计算按满足高压小接地系统的保护接地和低压电气设备的保护接地、工作接地电阻计算。

5防雷设计

(1)直击雷保护：变电站配电装置为全户内布置，采用屋顶避雷带防直击雷。屋顶避雷带采用40mm×4mm热镀锌扁钢，并用60mm×8ram热镀锌扁钢引下与主接地网可靠连接。(2)过电压保护：为防止线路侵入的雷电波过电压，在110kV进线及10kV每段母线上分别安装避雷器。主变压器10kV侧引出线利用母线避雷器来保护过电压。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110kV中性点装设一台避雷器及放电间隙。(3)接地：接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极，主接地网采用6ram×6ram镀锌扁钢，垂直接地极采用50mm×50mm×2500mm镀锌角钢，设备引下线选用60mm×8mm镀锌扁钢。布置尽量利用配电楼以外的空地，深埋接地极。变电站主接地网的接地电阻应不大于0.5Ω。经常出入的大门处设置与主接地网相连接的均压带。二次设备室接地采用铜排，10RV配电装置柜内接地也采用铜排。GIS设备接地采用50ram×5mm铜排。

6照明设计

照明范围包括；内、外厂房；内、外开关站；内、外机房等几个部分。每个部分均设置工作照明和事故照明两个系统。工作照明按照各工作面的标准照度进行设计；当工作照明发生故障而中断时，为保证运行人员继续工作或安全疏散，厂内重要工作场所、主要疏散通道、安全出口和楼梯间均设置事故照明。平时事故照明由工作照明电源供电，一旦工作照明电源消失，自动装置将迅速把事故照明切换到直流电源。室外照明采用集中并分组控制，室外照明配电箱内装设声、光控系统，以节约用电。照明灯具选用光通量大，寿命长的气体放电灯以及减光系数小的新型轻巧的灯具。除中控室采用塑料绝缘导线穿难燃PVC塑料管暗敷外，其他均为明线敷设，室外照明线路采用电缆穿热镀锌钢管敷设比较好。

综上所述，变电站电气一次设计的合理性、经济性是衡量变电站质量的重要参数。在满足规范性要求的前提下，设计人员要在进行方案确立和设备选型时，考虑设计成果在实际工况条件下的适用性和合理性，同时也需考虑为业主节省建设资金和方便设备设施的运行维护。此外，设计时要预估施工中有可能存在的风险，尽量降低并提出安全措施，在有可能造成停电的改、扩建工程中，要提出合理化的施工建议以减少停电损失。