变电站电气一次侧设计及设备选择分析

朱浩

【摘要】在我国社会经济的不断发展下，城市化进程逐渐加快，电力的开发也在日益进步与完善，变电站作为电力系统中最重要的组成部分，主要负责电能分配以及电压转换；在变电站中电气的一次侧设计与设备的选择合理性成为了衡量整个变电站的质量指标；因此只有加强对变电站中电气一次侧设计问题的重视，确保设备选择的正确性，才能为我国电力系统的安全性与稳定性提供有力保障，本文根据变电站电气一次侧设计与设备选择的重要性对其进一步作出探讨。

【关键词】变电站；电气一次侧设计；设备选择

电力作为我国国民经济的一个基础，是其中不可或缺的支柱产业；随着我国电力事业的飞速发展，对电力的要求也在不断提高，变电站的规模与数量正在急速增加，这使得电力行业在面临巨大挑战的同时也伴随着机遇，尤其是在变电站进行供电过程中，其供电安全性与可靠性受到越来越多的关注；而电气一次侧设计与电气设备的选择，对整个变电站的运行都有着极大的影响；因而只有不断提高对变电站电气一次侧设计的工作质量与设备的合理选择，确保变电站的运维工作持续稳定，才能为我国电力系统的安全供给提供一份可靠保障。

一、变电站一次侧设计中配电装置的选择

通常在110kV变电站的配电装置中最常使用的是屋内、屋外两种布置方式为主，①屋内布置方式有三方面，即断路层屋内布置、安置一般电器、SF6完全封闭的组合电器；这其中安置一般电器与SF6完全封闭的组合电器两种布置方式所占地面积与投资成本均具备一致性，但相较而言，SF6完全封闭的组合电器的占地面积更小，用于屋内布置，能很好的确保电力系统的运行并完成维护，但由于其投资成本相对较高，在实际应用中的数量并不多；在当前一般屋内布置多会被用于市中心或地段拥堵区域，其适用率更高。②屋外布置方式同样分为三方面，即屋外高型布置、半高型、居中型布置法；屋外高型布置法是指将母线和母线分隔开后，对上下方位开关进行来回重叠，从而完成布置，这类布置方式多适用在对双母线的布置上；屋外半高型布置法主要是通过将母线与母线进行分隔，同时将断路器与电流互感器等相关电气设备布置在母线抬高后下方部位即可，这种布置方式对缩短配电装置间的跨度有着积极意义，但在一系列线路的隔离与间断下，导致无法统一合并，从而增加了线路横向面积；因此多适用在进出线回路数量相对更多的变电站；居中型布置法是通过将所有电气设备置于地面设备支架之上，对比前两种布置方式更有优势，在布置中往往更清晰形象、执行稳定且有序、造价成本更经济。

二、变电站一次侧设计内容

2.1主接线设计：在进行变电站的一次侧设计中，其关键点在于中间变电站及终端变电站；终端变电站更加接近110kV变电站其负荷核心部位，通过在其间划分两路进线来将电能进行运输并分配至低于用户，但要完成这一任务还需要两台主变去完成推行；而它的高压侧主接线有单母线接线、变压器组、内桥接线；由于一次侧设计内容复杂，所涉及范围广泛、电压等级、类型均不相同，不同负荷间其技术应用也不一致。①拟定主接线方案 电气主接线作为一次侧设计中的主要部分，要参照设计说明书来制定要求，并拟定多个主接线设计方案；对主线的基本要求、标准等做到严格参考，从技术角度来对多种方案进行优劣势的论证，并进行可靠的定量计算来作对比与分析，最终确定2～3个最优质的主接线方案；②明确主接线用途与经济 当方案确定后，分别对每一种主接线方案的费用消耗情形进行经济计算，例如设备综合投资、年度运行费用等项目，然后通过求得综合投资费与年度运行费后作进一步的经济利益对比，用最少的费用或者偿还年限来明确最终方案。

2.2短路电流计算：在对短路电流计算过程中，要使电力系统处理最大运行模式，将变电站发展后的终极容量纳入考量范围，然后通过计算各元件阻抗标幺值—阻抗网络化简—短路电流计算的方式对短路时间作科学合理的估算，进而明确短路的计算点。

2.3主变压器选择：在选择过程中，要考虑到其容量是否符合每一种可能作为运行方式的最大负荷标准以及对变压器的常规过负荷要求，对变压器的选择通常参照电力系统5至10年的愿景来完成；因此要先对变电站的所有用户负荷进行计算，在作出设计年度计算负荷，从而对变电站负荷增长下的最大值才能选择变压器的容量；通常选择过程中无论是设备的数量还是类型与容量都要进行参考，在数量上要考虑到季节变化来决定装设两台容量一样或不同的变压器，除此以外，多数变电站只配备一台。

三、变电站电气设备选择

随着人们对用电质量、安全性的要求不断提高，对变电站电气设备在选择中更要做到全面考量：①主變压器 作为变电站中最关键的一个电气设备，由于普通油浸式变压器所产生的噪声难以消除，若因故障起火，对人身安全形成严重威胁，因此在选择主变压器的过程中要以好的冷却效果与绝缘性能、防爆性能较好、噪声低、方便安装与检修为标准；②配电装置 可选择SF6完全封闭的组合电器，在同等规模设备下其占地面积更少，由于元件的封闭能使其不被环境所干扰，运行安全可靠，维护检修的周期长，能有效减少工作量，运行费用较低，有利于减少设备投资成本；在选择时要对设备的尺寸、运输安全长度等因素进行综合考量。

四、结语

综上所述，电气一次侧设计作为电力系统中的重要组成部分，对于维护电力系统实现安全运行有着积极意义；因此在进行电气一次侧设计过程中，要充分认识到其重要性，结合变电站的实际情况，遵循设计基本原则，对电气主接线设计、短路电流计算、主变压器等方面均要以科学的方式作出合理的设计；同时在进行电气设备选择中无论是设备性能还是运维检修都要做到全面考量，以此实现变电站的安全可靠高效运行，从而推动电力企业的稳定且长远发展。

参考文献：

[1]冯谦. 变电站一次设计中主要电气设备的选择探究[J]. 工程技术：引文版， 2016（10）：00049-00049.

[2]龙剑， 胡建平. 浅谈110kV变电所一次侧设计[J]. 电气开关， 2016， 54（5）：72-75.