66kV变电站电气一次设计手段的合理选择

赵海月

（延边电力经济技术研究所）

0 引言

随着社会现代化进程的推进和发展，人们对物质生活质量的需求也不断地提高。电气设备作为人类生活不可或缺的重要组成部分，其发展更新速度也日臻完善。变电站占据了社会生活环境的关键地位，人们越来越重视电力设备的安全设计和经济效益。

1 66kV变电站的接线设计

1.1 66kV变电站的设计分析

主接线设计是66kV变电站电气一次设计的重中之重。鉴于变电系统的复杂性和多变性背景，因此变电站电气的一次设计必须秉承灵活性和可靠性的根本原则。通过依据变电站终端建设规模、电力系统负荷、电气设备备用容量来进行科学化、专业化、技术化的系统设计。整个电气系统中的各个配电装置、继电保护设备、拟定电气设备和自动控制装置的合理配置都是主接线设计中主要考虑的关键因素。主接线的可靠性要求电力系统的断路器在检修维护过程中不会对电气系统负荷造成负面影响，确保在变电站停电停运、母线断电的情况下可以满足一级负荷和部分二级负荷的供电基础需求，从根本上减少变电站停电时间和系统停运线路回数从而提高变电站的安全系数和经济效益；主接线的灵活性要求主接线电气设计应该满足电气系统调度对变压器与线路设计的灵活投切，以及系统电源对电力负荷的系统调配等方面。变电站接线设计灵活性的具体表现是指在电力系统断路器的一次设备检修维护过程中仍能维护电网的正常运行，从而确保变电站的供电正常。

1.2 66kV变电站电气一次设计的接线方式

（1）单母线接线方式

单母线接线方式是一种比较主流的变电系统接线设计手段。在66kV变电站电气一次设计中采用单母线接线方式能够充分发挥出电气系统的安全可靠性，它能同时适应于变电站高压接线环境和低压接线环境，能够满足中央变电站和低压客户端的电力变化传输，从而确保变电站正常稳定运行。但是由于该接线方式的经济成本相对较高，因此常常使用在大型规模化的变电系统。

（2）内桥接线方式

内桥接线方式一般情况下仅能适用在66kV变电站的高压接线环境，这种接线方式可以保证中间变电站的电力负荷正常稳定，况且线路设计简单方便，具有超高的性价比。但同时内桥接线方式的灵活性和可靠性相比不如单母线接线方式，因此适用于客观需求较低的小规模电力系统。这两种接线方式各具优缺点，在变电站的一次接线设计中被广泛应用，应根据具体的实际情况来选择适当的接线方式。

1.3 66kV变电站的主接线设计

（1）灵活性

变电站主接线的灵活性考量常常作用于电气系统在调度、检修和扩建的设计环节上。为满足变电站的系统维修调度，主接线设计必须能够灵活地投入或切除变电器和线路回路中的负荷满足系统；并且能够顺利地监控母线的运作，方便及时有效地保护断路器等继电设备的系统正常。在变电站的电气扩建建设中，依靠主接线设计灵活性的基础将接线从初期过渡到末期，适当减免变电站电气系统的停运时间，并确保变电站连续供电的稳定性和可靠性，不影响整体电网的工作运行。

（2）可靠性

变电站电气一次设计的主要原则是保证电网系统的可靠性和安全性。因此主接线的设计手段必须秉承安全可靠的设计要求进行科学化、专业化的设备配置。即使是在电气系统出现局部故障问题时，也必须最大程度地满足系统的一级和二级负荷供电，避免出现全站停运、停电现象。同时变电站作为一种经济效益性产业应该在设计原则的基础上考虑接线方式的经济性，通过科学化的专业知识来控制变压器、继电器、断路器之间的电力联动性，尽可能地节约资源，形成接线设计的最佳匹配状态。

2 变电站的接地问题探究

2.1 变电站接地电阻、电流问题探究

（1）66kV变电站接地电阻

根据我国DL/T 621—1997《交流电气的接地》针对接地电阻的相关规定分析，变电站接地装置的电阻必须满足公式：R≤2000/I。式中电流是指流经接地装置的入地短路电流，电阻应该考虑相应环境下的最大接地电阻。如果接地电阻不满足该式可以通过物理技术增大接地电阻（不得超过5 Ω），并且采取隔离、均压等保护措施。但《继电保护实施细则》明文规定：“静态型、微机型继电保护装置的接地电阻应该满足场地安全电阻不大于0.5 Ω的要求……”。因此建议在66kV变电站的接地设计中应适当放宽电阻的界限取值。根据《继电保护实施细则》规定分析：在以流经电流为依据的接地电阻计算中，当I≤5000A时接地电阻不得超过1 Ω；当I＞5000A时接地电阻应该小于0.5Ω。

（2）66kV变电站接地电流

电阻和电流是变电站电力系统必须考虑的关键节点，接地电流与接地电阻互为关联的同时影响着整个电网体系的安全可靠经济运作。接地电流的计算分析也直接关系到接地线热稳定、设备高压和跨步高压的计算设计。根据DL/T 621—1997规定，接地电流应该考虑系统5～10年的发展运行环境进行计算分析。在接地线热稳定检验中应选取最大接地电流，忽略地线分流的影响，以最大限度的规范值来获取尽可能长的稳定时效。一般110kV以上变电站会采用有效接地和非有效接地的异相、异地接地短路电流计算，这种接地线热稳定性电流值的校验使得系统接地线的线截面计算远大于有效接地的线截面。因此建议在66kV变电站的接地线设计中统一按照有效接地系统中的最大短路电流值进行校验，并合理选择适当的接地线。

2.2 变电站接地设计需注意的关键因素

变电站的接地系统的一次接线设计不仅关系到电力系统正常运行的效益性和经济性，更是电力系统环境设备安全和人身生命安全的重要保障。根据SDJ8—1979《电气设备接地设计技术规程》的对变电站接地系统的技术要求规定：“接地系统设计必须从人工接地体、分流、均压、隔离和接地导体选择几个方面来考虑系统运行的稳定性和安全性。”

（1）人工接地体

由于变电站本身电力环境的特点，在接地设计中应用钢筋、金属管道容易引发电力系统的漏电瘫痪，因此在自然接地体难以满足的情况下，人工接地体在接地系统中起到了主导性的作用。

（2）分流措施

分流是通过减低流经接地装置的入地短路电流来控制接地系统电位变化的有效措施。接地装置和变电站避雷针的架空输电线路连接形成了“地线-杆塔”的接地分流系统，在此架空线路方向连续敷设多层空档的水平接地带，形成与线路杆塔的接地连接装置能有效提高输电设备的分流作用，减小零序阻抗。

（3）均压措施

均压和分流一样是为了控制减少接地系统电位差。通过改善地面设备系统之间的电位分布来减少接地装置的接触电势和跨步电势之间的电位差。在高压配电装置设置地下水平敷设的人工接地网是均压控制电位的具体措施，接地网的外缘闭合会使网内敷设形成若干均压带，进行平衡分压，从而降低接触电势。

（4）隔离措施

在接地系统出现问题时，由于地下电网内外之间的电位转移会通过接地系统线路导体进行“接触”触电的连锁反应，造成低压线路、弱电设备以及电线电缆的电力损坏，对设备和人身安全带来严重的伤害。因此，在变电站接地一次设计中必须将金属连接管道、低压中性线路、通信和弱电线路等设施进行隔离配置。

（5）接地导体

接地导体除了必须满足接电线热稳定和均压分流的物理截面要求之外，还应当符合接地材质的化学要求。接地导体必须能够适应相应地下线路的化学环境，具有很好的防腐性。目前普通镀锌钢占据着接地导体材料的主流市场，其作用原理是锌元素的腐蚀电位低于碳钢的腐蚀电位，在土壤腐蚀性严重的环境中优先侵蚀锌元素能延长接地线路系统的使用寿命。根据《城市地下变电站设计规定》（DL/T 5216—2005）规定：“地下变电站接地系统的人工接地体宜采用铜导体”。这里的铜导体指的是铜包钢和全铜线。铜包钢采用的是火泥熔焊技术，利用化学反应产生高热环境将铜和钢进行分子熔接，这种技术先进价格较贵。全铜线的接地设计加工较为繁琐，前期建设工程作业量大，其一次性投资较高，但是铜元素的抗腐蚀性能优于其他接地材料，可保证相当长时间内接地系统的稳定可靠性能，避免了大规模接地系统的开挖扩建程序。66kV变电站的电气一次设计应该从电气系统、运作环境、运作时间和经济效益等诸多方面来综合考量，合理选择设计方案。

3 结束语

综上，66kV变电站电气的设计选择必须在满足设计规范和电气需求的前提下，综合考虑电气一次设计的切实可行性和实用性，制定完善科学的设计方案和保护措施。同时注重设备的监控和检修维护工作，确保电气一次设备在安全稳定的变电环境中健康有效地运行，从而促进我国电力事业和社会建设的全面发展，提高变电站电气设备的社会地位，增加经济效益。

[1]孙希. 66kV变电站部分电气一次设计浅析[J]. 科技与企业, 2013(21): 275.

[2]郭昊, 张召. 变电站电气一次设计探讨[J]. 科技资讯, 2012(3): 131.

[3]曹亚红. 试析变电站的电气一次设计[J]. 现代工业经济和信息化, 2012(20): 39-40.

[4]丁倩. 变电站电气一次设计软件的开发[D]. 华北电力大学, 2014.

[5]张颖, 张慧娟. 浅谈变电站电气设计[J]. 民营科技, 2015(3): 27.