变电站电气一次设计分析

邱霞

（乐山城电电力工程设计有限公司 四川眉山 620010）

变电站电气一次设计分析

邱霞

（乐山城电电力工程设计有限公司 四川眉山 620010）

电力系统作为变电站的重要组成部分之一，同时也是保证电力供应非常重要的一个网络节点。随着我国加快城市与农村电网建设和改造，变电站在今后将承担更多的功能。所以，制定出科学合理的变电站设计，变电站进行合理的布局，对提升变电站运行效率，保证电力的正常供应和电力系统的运行安全，都起到了非常重要的作用。

变电站；电气；一次设计

1 引言

我国电力市场在不断的革新中越来越趋于成熟，供电企业对变电站电气一次设备的稳定性与安全性也相应地有了更高的要求，同时，也要求其施工质量和安全性能要更加优良。目前，变电站电气一次设备的主要包括有变压器、隔离开关、电流互感器、GIS、断路器以及发电机等。在这种形势下，本文从变电站电气一次设计入手分析，希望找出适合于变电站安全运营的新方法。

2 变电站电气一次设计的基本要求

我国电力市场改革正在逐步地深入，经济社会的发展也在快速地转型升级，因此，对电力的需求增加，巨大的压力也随之降临到电网的设计和建设上。电网规模的升级与电力设备现代化水平的提高，使设计和建设变电站成为电力系统发展的重要内容之一。现阶段，在我国对电力需求激增的这种形势之下，建设变电站需要有远见，要赶超到系统升级前，即建设变电站要有超前性。设计变电站时也必须统观全局，从全局出发，处理与解决好经济效益和安全运行间所存在的矛盾，处理与解决好前期建设和后期运行升级间的矛盾。也就是说，在设计者对变电站进行设计的过程中，应该选择最佳的设计方案，以确保变电站的建设既能够满足目前对电力供应需要，又不妨碍后期的电力系统升级工作。

3 变电站电气一次设计的基本原则与准备工作

3.1 变电站电气一次设计的基本原则

（1）需要全面考虑当地对电力的需求，以当前的实际需求和未来的电力负荷为依据来进行设计，这也意味着设计不仅要满足当前的需求，还要满足未来的发展需要。

（2）可靠性是在选择主接线时的首要标准，同时为确保变电站安全运行，还必须要兼顾灵活性的基本原则。

（3）设计变电站时，要尽考虑到能否减少其占地面积，在选择变电站内的设备时，也要注意选择性能良好、体积小的设备，以减少占地面积。

（4）在选择电气时，电力系统的自动化需求也需要被重视和满足，应该首选通信误码率低，自动化程度高的电气设备和系统结构。

（5）在设计变电站的过程中，可靠性强、噪音小的设备也应该列入选择列表中，以确保设备较低的检修率。

3.2 前期准备工作

变电站在施工建设开始之前，需要有可行性研究的辅助，可行性研究主要是为了给建设工程项目提供技术依据。国家有关的产业政策和技术政策是在对变电站进行可行性研究时应当贯彻落实的，目标是建设出资源节约型和环境友好型的电网，应用通用设计以促进变电站的标准化建设。同时，在建设变电站前期的准备工作中，还需要对工程设计的原始资料有充分的掌握。另外，在前期工程设计时，还需要明确工程任务，以相关设计原则和可靠性文件为依据，两型一化的工程设计原则需要被贯彻，以确保变电站的设计符合规范要求与国家发展需要。

4 变电站的电气一次设计

变电站的一次设计主要包括了六部分的设计内容：电气主接线设计与平面布置、电缆敷设与防火设计、电气设备安装、照明系统设计、电气设备选择与电气计算、系统防雷与接地设计。

4.1 电气主接线设计与平面布置

在变电站电气一次设计的过程中，应根据规划与场地的具体要求，来设计平面布局总体的方案，这同时也是接地系统和设备选择的前提与基础。在规划设计变电站的过程中，可以适当采用主变设置在室外的这一形式来进行有关的布置。若是当遇到突发或特殊情况，布置必须要在室内进行的时候，应该把通风措施和消防措施加入主变的设计中去。并且二次设备室和电容器室不可以垂直设置，这样做是为了防止计算机监控系统和电容器间的相互干扰，从而起到提高系统安全性与可靠性的作用。

主接线的设计在整个变电站电气一次设计中都是非常重要的内容，它关乎整个变电站设计的好坏，会直接影响变电站的运行。与此同时，主接线的设计对变电站的辅助系统，如控制系统、自动化装置和日常照明系统等也有很大程度的影响。因此，设计主接线时应该最大程度地达到稳定与灵活并行，同时还要体现出它的经济性，使主接线可以满足不同状态下的运行方式，实现安全稳定切换。110kV变电站主接线的主要形式有以下：

（1）线路-变压器组。这种形式下的电源是双电源，采用T型接线，或一路为T型接线，另一路与其它的电网相连接。这一类接线方式的明显优点就是其线路清晰简单，使用的高压设备少，维护设备也相对简单，占地面积小，投资额小，并且只需要一个电源就可以保证系统的稳定运行，从而确保了在短时间内恢复电力供应。但是也不可否认，这种接线方式也存在一定的缺陷，若当高压侧的电源失效，系统将处于一种限电的环境下，设备的正常运转得不到保证。也就是说这种接线方式只适合使用与没有功率转移要求的变电站中。

（2）内桥连接方式。在这种连接方式下，变电站的进线仍是两路接入电网，高压侧主线接线方式为内桥连接，而低压侧是采用的单母线与两带旁母线的连接形式。这种连接方式有一个明显的优势在于四个回路仅需三个断路器，也就是说使用到的断路器的数量少，使得切换线路更加方便。不过因为这种方式运行的运行调度相对复杂，其运行的可靠性与灵活性也会相对比较差。并且如果变压器故障，与变压器相连接的两台相邻的断路器也必须要断开。因此，内桥连接方式适合应用于不用承担电网穿越功率、高压运行操作频繁的变电站。

（3）单母线形式。主接线若采用单母线形式，则说明变电站的电源进线包括了两路接线，其中，高压侧的主接线进行连接的方式用到了单母线，而低压侧的主接线方式是将单母线分成两段来进行连接。这种形式可以有效地保障供电系统的灵活性与可靠性，如果发生主电源失效的情况，还可使用备用电源来恢复系统供电。但是，采用这种形式所使用的占地面积大，成本高并且设备复杂。因此，单母线形式的连接方式主要适合在受电和功率转移的城市电网中。

4.2 电缆敷设

设计施工电线电缆敷设安装需要按照相关的规定来进行，同时还要使用到一些必要的电缆附件。供电系统的运行质量、安全性与可靠性不单单和电缆电线本身的质量有关，还和电缆附件、线路施工的质量有关。通过统计分析线路故障的情况，发现由施工安装等因素造成的故障往往比电缆电线本体所造成的故障的可能性要大很多。

4.3 电气设备的安装

在安装电气设备前，安装人员首先要对图纸进行熟悉，同时检查设备说明书、合格证及管口方位图，掌握安装的顺序，熟悉设备结构图与布置图；设备要开箱检查；进行基础验收的同时要确认设备支座尺寸与基础预留地脚螺栓是否相吻合，还需要亲临到现场勘察与测量设备的预留孔是否能够满足设备的出入等等。

4.4 照明系统设计

照明系统是变电站运行的辅助系统。在设计变电站日常照明系统时，需要把工作照明系统和各个部门的照明系统区别开来；依照有关的技术标准，在相关位置安装紧急照明设备，尤其是当正常照明系统故障而照明中断情况发生的时，要保证紧急照明系统能够为工作人员提供充足光亮来进行之后的一系列工作。

4.5 电气设备的选择

在完成总体布局之后，需要对相应的电气设备进行选择，电气设备的选择需要按照相关的标准来进行，对电气设备依照相应的条件进行电气试验，确保其各项参数正常。

4.6 接地设计

通常情况下，电气设备的接地装置由两部分组成，即接地线路和接地系统。扁钢或者圆钢为接地装置的主要材料。其中，垂直接地的主要材料为角钢。在实际的应用过程时，应该把角钢削尖然后再打入对应位置。另外，还需要给高压配电室和低压配电室分别设置两处接地点，以确保让电气设备接地和接地体相连接。在变电室中，还应该设置一处和接地体相互连接的接头。变压器室和高低压配电室都需要直接和地网相连接，并且还要确保连接点不少于三处。在变电站的电气一次设计中，接地设计需要被特别的重视，这主要是为了防止变电站在运行过程中突发问题或故障的出现，导致火灾或人身触电的情况。

5 结语

变电站是电力系统中一个必不可少的组成部分，变电站的安全运行与否对电网运行有着十分重大意义。所以，我们需要对变电站设计进行优化，还要系统地分析变电站电气一次设计，以确保变电站在满足当前电力系统运行需要的同时，还可以满足电力系统不断升级的需要。另外相关部门应该树立正确的人才培养观念，定期培训相关的技术人员，以加强他们的知识储备，确保其发挥出卓越的现场施工技术。

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[2]覃予春.35kV变电站电气一次部分设计技术分析[J].科学之友，2015，14：23～24.

[3]郭昊，张召.变电站电气一次设计探讨[J].科技资讯，2015，03：131.

TM63

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1004-7344（2016）29-0042-02

2016-9-18

邱霞（1986-），女，助理工程师，本科，主要从事电气一次设计工作。