变电站电气设计和造价控制分析

张秀蓉 斯琴 苏江

摘要：我国近年来经济迅速发展，人们的用电需求与日俱增，对于变电站供电的安全性以及服务质量提出了更高的要求。电气设计是变电站建设的重要环节之一，是提高变电站供电能力、保证变电稳定运行的重要途径。因此，文章中对110kV变电站的电气设计探讨，并对有关造价控制方面的问题进行了分析。

关键词：变电站；电气设计；造价控制；管理

中图分类号： TU723.3 文献标识码： A

引言：近年来，我国工业化进程不断加快，城市人口越来越集中，为了满足人们日益增长的用电需求，变电站项目建设越来越多。电气设计以及造价控制是影响变电站建设质量与供电能力的重要因素，因此这也成为当前变电站建设中研究的重要课题。

一、变电站电气设计探讨

1、变电站电气设计的主要内容

1.1变电站设计的一般程序

变电站设计包括初步设计和施工设计两个阶段。初步设计主要解决方案问题，并对方案的必要性、先进性、经济上的合理性进行论证，较为粗略一些；施工设计是在初步设计基础上进行细化和完善。

1.2变电站电气设计的主要内容

变电站电气一次设计包括电气主接线设计、配电装置、短路电流计算、主要电气设备选择、过电压保护与接地等几个部分；电气二次设计包括监控系统、二次设备布置、直流系统、元件保护装置等。

2、电气一次部分设计

2.1电气主接线。电气主接线方案是进行变电站电气设计首要考虑的问题，应首先阐明变电站中各级电压本期设计和远景规划设计的接线方式。例如，本期设计采用单母线接线方式；远景规划设计由于电力负荷的增长，可以采用双母线的接线方式。确定了主接线方案就明确了变电站电气结构的框架，便于进行短路电流水平、设备选择等其他设计。主接线的设计应在满足可靠性与灵活性的基础上，尽量做到经济合理，并考虑站址条件、接入系统方式、电网结构、建设规模、负荷性质等内容。

110kV变电站主要采用线路-变压器母线组、桥形、单母线等几种形式。线路-变压器母线组接线方式最为简单，占地面积小，经济性、可靠性都比较好，其中任一台主变或线路出现故障，都可以通过转移负荷保持正常供电。桥形接线一般采用内桥接线，操作、接线都较简便，正常情况下桥断路器断开，运行方式类似于线路-变压器母线组接线，当送电线路发生故障时可切除该故障线路而不影响其他回路供电。不分段单母线接线运行可靠性较差，主要用于供電可靠性要求不高的变电站，可靠性要求较高时可采用单母线分段接线或单母线分段带旁路接线。

2.2短路电流计算。短路就是指截流体相与相之间发生非正常接通的情况。短路时电力系统中最经常发生的故障，危害极大。因此，考虑限制Id值是主接线设计中应重点考虑的问题。短路电流的计算需要先设定计算条件，再根据主接线图，画出等值电路图，计算短路点的电抗，然后根据相关公式计算短路电流有效值、峰值。计算时最大运行方式和最小运行方式分别指双回或多回回路并联变压器系统并列运行方式及单列系统供电运行方式，在最大运行方式下计算所得最大短路电流主要用于电气设备的选择和验证，而最小运行方式下算出的最小电流用于校验继电保护动作整定值。

2.3设计直流系统

全站设一套直流系统，按双充双馈配置，用于站内一、二次设备、通信及自动化系统的供电。直流系统电压采用220V，选用200Ah蓄电池组，108只，分两组，全所事故停电按2小时考虑。直流系统采用单母线分段接线，设分段开关，每段母线各带一套充电装置和一组蓄电池组，充电装置采用高频开关电源，模块按N+1原则配置，每组充电机选用4块20A模块。蓄电池采用阀控式密封铅酸电池，放置方式采用专用蓄电池室。每套系统设计一套微机型绝缘监测装置和蓄电池容量检测仪，采用混合型供电方式。ll0kV部分采用放射型供电，每一间隔按双回路方式直接从直流馈线屏获取电源。10kV部分则按10kV母线分段情况设置。每一段母线均按双回路配置。

2.4主要电气设备选择。电气设备一般以正常运行条件选择其额定电压和额定电流，以短路条件校验其热稳定性和动稳定性。

（1）主变压器（如图1）选择：电力变压器主要有油浸式、SF6和干式三种类型，110kV变电器目前主要采用油浸式自然风冷及有载调压装置的变压器，为节能应选用低损耗型，如SZ10变压器。若变压器安装在地下，为防火、防噪声应选用SF6变压器。变压器的台数、容量、型式应从技术经济、未来负荷发展及负荷性质等进行综合考虑，单台变压器负载率应在70～85%，两台及以上变压器应在断开任一台情况下其余变压器能承担全部一级和二级负荷。

（2）断路器（如图2）选择：高压断路器目前主要采用真空断路器、SF6断路器，油浸断路器已较少采用。选择断路器应从技术条件和环境条件进行，35～110kV主要选用SF6断路器，10kV多采用真空断路器。

（3）电压互感器的选择：35kV以下通常采用树脂浇注式的电压互感器；35kV以上室外多用油浸式电压互感器；用于监测单相接地继电保护时常采用三相五柱式电压互感器。电压互感器一般不校验短路热稳定性、动稳定性及准确度，但用于控制电源时则需校验准确度。

（4）电流互感器（如图3）的选择：35kV以下室内配置多采用树脂浇注电流互感器；35kV以上室外常用瓷绝缘箱式电流互感器。电流互感器要做短路热、动稳定性校验及准确度校验。

（5）隔离开关（如图4）的选择：由于隔离开关不能带负荷操作，所以一般与断路器配合使用。型式有户（GN）和户外（GW）两种。

图1 变压器

图2 断路器

图3 电流互感器

图4 隔离开关

2.5配电装置。配电装置可分为屋内配电装置、屋外配电装置、成套配电装置三类。110kV配电装置一般多采用户外GIS配电装置及户外支持管型母线，35kV及以下配电装置采用户内开关柜。配电装置的设计应结合电气主接线的设计，通过配电装置的运行来考验主接线是否合理，即在技术上要做到安全可靠，运行上灵活方便，并能保证运行人员及维修人员的安全。

2.6过电压保护与接地。通过安装避雷针防范直击雷，在进线上架设避雷线及安装阀型避雷器抵御雷电侵入波。不接地或经消弧线圈接地的变压器中性点，可不设保护装置，但多雷地区且中性点引出时，仍然应该安装避雷器。过电压保护接地应在接地网增设垂直接地极，并且接地网电阻应<0.5Ω，否则应采取降阻措施。

3、电气二次部分设计

在电力系统中，对于监视、测量仪表、继电保护、自动装置、操纵回路和信号回路以及控制电缆均属于二次设计内容。二次设计应采用计算机监控，并实现“四遥”功能，图5为计算机监控系统方案配置图。110kV控制保护采用集中布置方式，35kV及以下设置一体化开关柜。直流系统采用220V铅酸蓄电池组，配备2套充电装置。

图5计算机监控系统方案配置图

二、变电站造价管理方面的探讨

1、变电站造价管理中存在的不足

变电站是一项复杂的工程，建设周期长，项目组成及设备安装工序复杂，且影响其稳定性的因素教多，这给变电站设备的安装运行带来了极大风险。因此，科学合理的设备安装设计是投资控制、工期与工程质量的保障，在适当的成本下保证设备的正常运行，提高整体效益是今后电气设备建设的目标。

1.1管理制度不严格

在设备安装初期，设计者往往不会很完善的去设定施工计划方案，使得在施工过程中还要不断改进方案，让整个施工过程缺乏统一规范进度标准，材料的整理与提交无法与施工同步，影响项目审核。另外，在造价的公开方面向公众展示得也不够充分。由于变电站的电气设备不能大量在城市中建设，因此农用地成为了最佳选择，大型的机械设备难以进人农田等施工现场，且这种施工会影响到农民耕种，形成一定的社会问題。若是没有及时加以解决，会使工程进度受阻甚至被迫停工。

1.2施工定额计量不完善

定额计价法虽说已经使用了很多年，但还是缺乏一定的灵活性，不利于招标投标活动的开展。施工企业不够重视信息积累，导致施工定额的规划力度不够，无法准确控制材料的消耗，领料单、任务单无法有效保障施工过程中材料、机械与人力的消耗。

1.3管理组织不严密

目前大多施工都是外包形式，但在实际操作手中，承包制相当于实报实销，无法真正有效的对成本起到控制作用。例如，工程的进度与施工组织没有安排合理进度，没有按规范审核报价与材料。

2、造价管理措施

2.1全面考量

在设计方案上应对多个方案进行比较，从成本、时间及效益方面选出最优方案。在招标投标过程中要保证公平、公正、公开，达到建设方与施工方的双赢。

2.2优化定额计价

必须收集有效的造价资料，对相关资料进行整理分类，对比其中相同不同之处，例如对编制技术经济评价的基础数据方面做细致认真的进行分析调查，综合考虑各项因素来保证资料分析结果的有效性。

2.3严格造价管理

项目的建立单位应每月及时对工程进度以及造价进行审核，发现问题要及时解决，保证施工质量。对于施工设备、材料的采购上需货比三家，并提供有效票务信息。同时，加强资金的支付管理，根据施工进度安排全局掌控资金流向，以减少资金浪费及占用，降低资金筹措带来的利息支出。

三、结语

变电站作为电力系统中重要的节点，近年来采用了许多新的技术，综合自动化技术是发展方向，但一次设备模式变化不大。在变电站电气设计中应本着具体问题具体分析的原则充分考虑变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性的前提下尽量优化设计方案，精选设计手段，加强造价方面的管理与控制，不断的探索和完善。

参考文献：

[1]李朝霞.简论110kV变电站电气设计[J].科技致富向导，2013（3）.

[2]林杰.小议某110kV中心变电站工程的一次系统设计[J].大科技，2011（6）：311-312.

[3]梁丽霞.高压电气设备的实验与造价拉制[J].机电信息，2011.（15）：37-40