變電站電氣一次設計探討

郭昊 張召

目前，變電站電氣一次設計的內容主要包括變壓器、發電機、隔離開關、斷路器，輸電線路和電力電纜等設備。配電，輸電、發電的過程中是依靠電氣一次設備之間的相互連接構成的。隨著電力市場的改革發展，發電企業對于電氣一次設備的性能、安全性和穩定性以及施工的安全和質量等各方面的要求也越來越高。針對現狀和發展的形勢，從變電站電氣一次設計方面的質量進行探討。從防患于未然的角度來對變電站的電氣一次設計及設備的維護、檢修進行探討，致力于尋求一條能擺脫過于被動的、安全隱患較多和質量控制不足的設計方式，從而提高設備的可靠性和安全性，以便更好的提高變電站電氣一次設計的效益和經濟性，提高使用的效益和質量。

1做好變電站電氣一次設計的準備工作

可行性研究是基本建設程序中為項目核準提供技術依據的一個重要階段。為滿足輸變電工程核準要求，在工程前期工作中，一定要根據國家有關規定，結合輸變電工程特點，編制出符合規程、規范要求，滿足可達到深度要求的設計成品。變電站可行性研究必須貫徹國家的技術政策和產業政策，執行各專業的有關設計規程和規定，推進資源節約型、環境友好型電網建設，推廣應用通用設計、通用設備，促進標準化建設。同時，在變電站前期工程設計中必須完整、準確、充分地掌握設計原始資料和基礎數據。具體而言，應首先掌握下列基礎資料：變電站站址位置、站址的地震烈度、環境污穢等級、出線走廊情況、變電站周圍道路狀況、變電站地質情況等。在進行變電站前期工程設計時，應設計任務明確，依據性文件可靠，設計原則明確，符合國家的發展方針，貫徹兩型一化設計原則，符合規程、規范要求，全面考慮本期與遠期規模，合理規劃，技術經濟指標較為先進合理。

2電氣主接線設計

變電站電氣部分的主體就是電氣主接線設計，它對整個電力系統運行的可靠性和靈活性起著直接的影響作用，并且對擬定電氣設備的選擇、繼電保護、配電裝置布置、自動裝置和控制方式都有著十分重要的影響。在變電站改建過程中，對電氣主接線設計應該盡可能的保證其可靠性和靈活性的基礎上，做到經濟合理。可靠性是電氣主接線的基本要求，即要求電氣主接線的設計不僅要能適應各種運行狀態，并且要能靈活的在各種運行方式之間進行轉換。

3合理選擇電氣設備

在系統主接線、負荷計算和短路電流計算的基礎上，進行電氣設備選擇，在選擇時遵守了以下幾項原則：(1)按正常工作條件選擇電氣設備的額定值。(2)按短路條件校驗電氣設備的動、熱穩定。(3)檢驗安裝地點的三相短路條件并校驗開關電器的斷流能力。(4)根據安裝地點、工作環境、使用要求及供貨條件來選擇電氣設備的適當形式。在此基礎上，要確定主變壓器臺數。城網變電站中一般配有2臺或多臺主變壓器，當其中一臺變壓器出現故障時，可以將其負荷自動轉移至正常運行的變壓器。對于一座變電站，在滿足相同的供電能力和供電可靠性的前提下，安裝兩臺或三臺變壓器哪個方案更合理，如何選擇合適的主變壓器臺數，需要根據城醫供電條件、負荷性質及運行方式等條件，從經濟和技術方面考慮以下幾個因素：(1)主變總容量在總負荷不變的前提下，停一臺主變壓器時，要求仍具有相同的供電能力。(2)變壓器制造容量限制。(3)占地面積城網變電站位于市內，節約占地具有十分重要的意義，顯然安裝三臺變壓器比安裝兩臺變壓器要多占地。

4接地技術

為了保證電氣設備的正常工作或防止人身觸電。而將電氣設備的某部分與地面做良好的電氣連接，稱為接地。接地的目的有以下幾個：防止人觸電。防止電氣設備的機械性損壞，防止火災及爆炸。電氣設備正常工作接地裝置由接地體和接地線兩部分組成。接地線通常采用扁鋼或圓鋼，接地體通常采用角鋼，將端部削尖，打入地中。接地體有自然接地體和人工接地體，一般采用自然接地體。接地體圍繞變電所周圍敷設。高壓配電室和低壓配電室分別有兩處和接地體連接。變壓器室有一處和接地體連接，另外，高壓配電室、低壓配電室和變壓器室在室內用扁鋼聯成一體。高壓開關柜、補償電容器和低壓配電屏的外殼與底座角鐵用螺絲牢固連接，外引接地線和變電所內各接地裝置的接地聯絡線和底座角鐵連接，變壓器的工作接地由中性點引下。接地電阻計算按滿足高壓小接地系統的保護接地和低壓電氣設備的保護接地、工作接地電阻計算。

5防雷設計

(1)直擊雷保護：變電站配電裝置為全戶內布置，采用屋頂避雷帶防直擊雷。屋頂避雷帶采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，并用60mm×8ram熱鍍鋅扁鋼引下與主接地網可靠連接。(2)過電壓保護：為防止線路侵入的雷電波過電壓，在110kV進線及10kV每段母線上分別安裝避雷器。主變壓器10kV側引出線利用母線避雷器來保護過電壓。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變壓器110kV中性點裝設一臺避雷器及放電間隙。(3)接地：接地方式以水平接地體為主，輔以垂直接地極，主接地網采用6ram×6ram鍍鋅扁鋼，垂直接地極采用50mm×50mm×2500mm鍍鋅角鋼，設備引下線選用60mm×8mm鍍鋅扁鋼。布置盡量利用配電樓以外的空地，深埋接地極。變電站主接地網的接地電阻應不大于0.5Ω。經常出入的大門處設置與主接地網相連接的均壓帶。二次設備室接地采用銅排，10RV配電裝置柜內接地也采用銅排。GIS設備接地采用50ram×5mm銅排。

6照明設計

照明范圍包括；內、外廠房；內、外開關站；內、外機房等幾個部分。每個部分均設置工作照明和事故照明兩個系統。工作照明按照各工作面的標準照度進行設計；當工作照明發生故障而中斷時，為保證運行人員繼續工作或安全疏散，廠內重要工作場所、主要疏散通道、安全出口和樓梯間均設置事故照明。平時事故照明由工作照明電源供電，一旦工作照明電源消失，自動裝置將迅速把事故照明切換到直流電源。室外照明采用集中并分組控制，室外照明配電箱內裝設聲、光控系統，以節約用電。照明燈具選用光通量大，壽命長的氣體放電燈以及減光系數小的新型輕巧的燈具。除中控室采用塑料絕緣導線穿難燃PVC塑料管暗敷外，其他均為明線敷設，室外照明線路采用電纜穿熱鍍鋅鋼管敷設比較好。

綜上所述，變電站電氣一次設計的合理性、經濟性是衡量變電站質量的重要參數。在滿足規范性要求的前提下，設計人員要在進行方案確立和設備選型時，考慮設計成果在實際工況條件下的適用性和合理性，同時也需考慮為業主節省建設資金和方便設備設施的運行維護。此外，設計時要預估施工中有可能存在的風險，盡量降低并提出安全措施，在有可能造成停電的改、擴建工程中，要提出合理化的施工建議以減少停電損失。