对变电站电气一次设计的分析

顾保利

国网河北省电力公司检修分公司

对变电站电气一次设计的分析

顾保利

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从电力系统整体角度进行分析，设计变电站电气一次设备的水平会对系统运行质量和效率造成直接影响，因此设计变电站电气一次设备的过程中应该切实满足基本需求，并且依据现场情况，选择科学合理的接线方式、电气设备、照明系统、接地系统等，保障能够提高电力系统的可靠性、安全性以及运行效率，为电力企业进一步发展奠定基础。鉴于此，本文主要分析变电站电气一次设计。

变电站；电气；一次设计

1、变电站电气一次设计的基本要求

随着电力系统的不断扩展升级，电力设备更新换代，电力技术水平不断提高，如何提高变电站工作效率、改善设计水平等问题成为当前社会研究的热门话题。设计需要从长远考虑，以应对发展越来越快的电力需求，应充分考虑发展趋势对现状的影响，具有前瞻性，保障变电站电力系统的安全、稳定运行，并保障一定的经济效益，正确协调二者关系，正确处理各个时期的问题矛盾，综合考虑，优化设计方案。

变电站电气一次设计的基本原则：第一，变电站电气一次设计需针对所划区域电力需求进行设计，满足变电量需求，并以此优化设计。第二，变电站的主接线应采用可靠标准的接线方式，以保证变电站日常工作的安全、稳定，在此基础上适当调整主接线路的灵活性。第三，变电站建设面积在设计中不宜过大，尽量在保证运行多需的基础上，减少占地，节约土地资源，相应的电气设备也应该采用性能良好的小型设备。第四，变电站电气设计应不断提高电力系统的自动化，同时提高设备的可靠性、稳定性，应将数据信息误码率控制在相对低的水平，对设备可靠性进行优化，减少检修率，提高经济效益。

2、变电站电气一次设计

2.1 布置电气平面

对场地因素进行充分分析，对施工场地的情况进行勘察设计，制定设计规划，然后设计变电站电气一次设备，最终形成总体设计方案。如户内布置和户外布置的主变形式，设计中充分分析主变设计消防设备和通风措施，此外，设计二次设备的时候，垂直空间中不能设计电容器，避免电容器干扰计算机设备，提升电力系统运行安全性和可靠性。

2.2 选择电气设备

完成变电站建筑平面设计之后，依据设计区域的功能进行划分，需考虑电流、负荷等参数。利用主接线方式来对电气设备额定值的选择，分析合理工作状态，校验核算电气设备的动稳定性、热稳定性等参数，并且对设计原则进行分析，在满足安全位置、环境需求以及使用规范的基础上设计设备体积，通过已确定变电站为系统提供运行方式以及供电量，对变电站系统的技术和变压器数量进行确定。

2.3 设计主接线

变电站电力系统电气设计的重要内容就是电气主接线的设计，其中控制、自动化系统、继电保护、配电装饰等都是在电气主接线设计的基础上完成的，而且直接影响着变电站的日常工作运行。应充分考虑经济性、灵活性、稳定性等因素，主要常用的接线形式包括：

第一，双电源形式选择。该种形式采用的是 T型接线，同时也可与其他变电电路相连接，高压测线线路接变压器，另一侧低压线路则采用母线分段的形式，无须接入大量高压设备，线路保持清晰灵活的特性。由于高压设备连接较少，占地面积相对较小，但是在高压线故障时，主变压器将会通用，当其中一个电源失效时，通过继电保护自动切换，此时需要参照是否遵循功率转移要求来使用该设计。

第二，单母线形式选择。此种接线形式的电源进线为两路，一路为主线，另一路备用。高压接线利用单母线链接，保证供电工作的稳定可靠进行，当电源故障时，可以通过备用低压接线两段母线的链接，恢复电力系统供电。由于备用电源接线的使用，设备相对复杂、成本较高，主要应用于供电需求大、功率转移较高的城市供电电网中。

第三，关于内桥连接形式方面。此种形式两路接线均接入电网，其中高压线内桥连接接入，与低压线构成四回路供电网络，不需要太多断路器进行保护，但由于多回路的特性，使得灵活性相对较低，运行相对复杂，当故障变压器出现故障，至少需要两个断路器工作，切断故障线路，主要应用在操作频繁的高压电路中。

2.4 完善配套系统

明系统设计的过程中，综合分析机房、内外厂房、开关站，对照明系统类型进行分析，包括事故和工作两种，也就是对工作照明时间设计的基准为工作面标准照度，并且把应急照明设备安置在楼梯间、安全出口、疏散通道等场合中，避免由于照明故障导致失去工作照明，影响修复设备的水平。灯具选择的过程中充分考虑使用期限、减光系数、光通量，此外，把绝缘导线暗敷在中控室中，利用镀锌钢管处理室外线路，剩余的进行明线敷设。设计系统防雷的过程中，不但能够利用屋顶避雷设备来处理，同时也能够利用避雷器来保护处理系统过电压，并且把避雷器合理安装在主变压器进线、中性点，但是也不能忽略接地系统，也就是说主要方式为水平接地，辅助方式为垂直接地，利用扁钢、圆钢来处理接地线，有机结合角钢处理接地体，端部削尖打入地中，接地体系统敷设的时候，注重变电站设计，与此同时对低压配电室和高压配电室进行设计，配备两个连接接地体，变压器室实际上是一个连接体，实际操作中应该对接地螺丝和接地设备进行固定，保障在满足实际需要的基础上选择接地电阻，从而能够全面提升变电站一次设备运行的安全性和可靠性。

2.5 电气一次设备的合理选择

以 110kV 变电站为例，其主变压器的选择与设计应当充分考虑以下内容：①一些具有冷却功能的设备应当根据主变压器的外部工作环境、本身结构特征以及具体容量来决定；②变电器的选择应当以确定的有载调压或无激磁调压方式来决定；③必须严格按照电力系统要求设备的相数、绕组数、绕阻的接线组别等的实际需要作为最终变电器确定的条件。断路器的选择会对变电站运行的安全性产生重要影响，因此设计人员应当对断路器的选择给予充分的重视。①设计人员应当尽可能延长断路器的使用寿命以及保证其性能发挥正常，尽量选择安装方便，便于检修的断路器；②断路器的选择应当确保其在电力系统合闸运行时还具备足够的导电性，以保证在负荷电流以及短路电流通过时，设备还具有良好的动稳定性能与热稳定性能。

2.6 隔离开关的选择及校验隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。 但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。 隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。 其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。 经过分析，该变电站 110kV 母线侧与进线侧选出隔离开关 GW4－110/600型，35kV 母线侧选出隔离开关型号为 GW2-35/1000 型，35kV出线侧选出隔离开关型号为 GW4－35/600 型，10kV 母线侧选隔离开关型号为 GW2-10/2000 型，10kV出线侧选出隔离开关型号为 GN1-10/400 型。

2.7 电流互感器的选择及校验

电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。 对于6～20kV 屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器，对于 35kV 及以上配电装置，一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时，应尽量釆用套管式电流互感器。 电流互感器的二次侧额定电流有 5A和 1A 两种，一般弱电系统用 1A，强电系统用 5A，当配电装置距离控制室较远时， 亦可考虑用 1A。 经过分析， 该变电站110kV 母线侧与进线侧选电流互感器型号为 LB-110/2600/5型，35kV 母线侧与出线侧选电流互感器型号为 LCWD1-35/800/5 型 ，10kV 母线侧选电流互感器型号为 LAJ-10/2000～6000/5型，10kV 出线侧选电流互感器型号为 LA-10/300/5 型。

2.8 防雷、接地保护

雷暴天气对电力系统电网有致命威胁，雷电直击将导致电路超负载，烧毁设备与线路，除了使用防雷设备进行断电保护外，在设计需求中还应接入防雷设计。屋顶避雷保护通常使用40×4、60×8的镀锌扁钢接地体，同时连接主接地网进行接地保护。利用高压设备的接地保护同样应用到防雷设计中，水平接地网路使用6×6接地线路，垂直线路使用50×50×2500的深埋垂直接地极，变电站防雷接地网路电阻小于0.5Ω。高压变电工作人员的人身安全一直受到人们重视，为保证设备正常工作，同时防止高压电给人们生命造成威胁，应对设备进行接地设计，除防止高压触电，还能有效防止机械作用对设备的损坏。在接地设计中，通常采用扁钢或圆钢构成的接地线与角钢材质的接地体组成接地装置，接地体直接打入地面接地，接地线则通过自然接地铺设，其中高压与低压配电室连接到同一个接地体，外接地线与各设备相连并与底座角贴相连。

总之，在变电站的电气一次设计过程中，要想对电气进行更加理想的设计，使之符合国家规定的要求，就要严格把关每一个安装环节的细节，对设备之间的连接进行检查，特别注意检验二次回路是否准确等问题。最终的目的就是要保证电力系统可以正常的运行。

[1]汪鹏.变电站电气一次设计发展分析[J].科技创新导报，2016，(19)：18+20.