變電站改擴建過程中電氣一次設計的探討

黃興

摘 要：為進一步提高變電站的運行質量和運行平穩，變電站往往需要改建、擴建，而在變電站改建的過程中，電氣一次設計關乎到整個改建工作的成效，因此，必須引起高度重視。文章以變電站改建工作中的電氣一次設計為研究對象，針對當中所涉及到的關鍵問題展開了較為詳細的分析與闡述。

關鍵詞：變電站改；擴建；電氣一次設計；探討分析

1 概述

變電站改建過程進行電氣一次設計時，首先，要做到與前期工程的良好銜接，并充分利用現有的基礎設施。其次，還要能在保證原有設備安全運行并達到改造目的的前提下，減少停電對電力系統和用戶的影響，并達到改造目的，同時減少改建工程量，降低投資，并做到改建工程的安全、順利、經濟進行。不過，隨著設備長周期運行帶來的構架、設備、線路老化等新問題的出現，我們還要深入開展相應的研究，不斷地完善和改進電氣一次設計技術。

2 設計原則

首先，按照該次間隔接入的具體規范展開設計，如果要在新加的間隔之間進行接入，加入一臺半斷路器接線，考慮把同名回路分布在多個串上；如果同名回路很關鍵，最好使用交替布置的辦法，將側母線從不同的位置接入。其次，對于新添加的間隔，要考慮其位置的科學性，必須要根據變電站間隔布置規則設計，特別是對于雙回路架空出線這類情況，一定要禁止有線路跨越交叉的情況，所以，布置的時候要合理。再次，間隔位置的最終方案要綜合上面的兩點，對主接線圖、總平面布置圖進行審核和修成，進而為新添加的間隔線路的設計提供可靠的數據。

3 電氣一次設計過程

3.1 主變壓器的選擇

3.1.1 變壓器臺數的選擇。變壓器臺數的選擇關系到主變壓器設備的后期使用價值，應當關注到以下幾種情況：（1）如果改建變電站位于城市外圍，且周邊區域的中壓環網以及低壓環網已經相對成熟，變壓器設備臺數的選擇應以2 臺為優選；（2）如果所選區域偏遠、周邊無后備變電站，或者是大型工業性屬性的變電站，改建過程當中應選擇3臺主變壓器為宜。

3.1.2 變壓器容量的選擇。變電站在改建過程當中，主變壓器設備容量的選擇也不容忽視，基本條件可以歸納為以下三點：（1）首先應當關注到：主變壓器設備臺數·所選主變壓器設備容量≥最大綜合負荷數值；（2）其次要滿足：（主變壓器設備臺數-1）·主變壓器設備容量≥0.6·最大綜合負荷數值；（3）最后還要注意：（主變壓器設備臺數-1）·主變壓器設備容量≥A類最大綜合負荷數值+B類最大綜合負荷數值。

3.2 電氣主接線設計

電氣主接線作為變電站改建過程中最重要的環節之一，設計的合理與否直接關系到以后變電站的是否安全穩定運行。同時，電氣主接線的設計對開關設備的數量、保護裝置、配電裝置以及自動裝置的設定都有相應的要求。因此，在電氣接線設計的過程中，首先要保證電氣主接線設計的科學性和合理性，并要進一步的控制設計的成本。其次，還應保證主接線的運行平穩，即確保主接線投入使用后滿足變電站運行過程中的各個要求，使得變電站的運行具有高度的穩定性和可靠性。

3.3 新增電氣設備的選擇

3.3.1 斷路器。斷路器設備額定電流>Ig；設備額定開斷電流>Id；設備動穩定電流>Ich。

3.3.2 隔離開關。隔離開關設備額定電流>Ig；設備熱穩定電流>Id；設備動穩定電流>Ich。

3.3.3 電流互感器。互感器設備熱穩定電流>Id；設備動穩定電流>Ich。

注意：選擇電流互感器時，在完善串的改造中，若接線是一臺半斷路器接線，工程增設的選用罐式斷路器的內附電流互感器的一次電流比值必須與本串的中斷路器的內附電流互感器或外加式電流互感器（瓷柱式斷路器）的一次電流比值相同。

3.4 新增電氣設備的校驗

對于新增電氣設備的校驗，首先應該校驗母線的載流量是否達到上限，要求原母線的載流量比新增電氣設備時線路的額定電流要大，如果不能滿足要求，需要進行母線的更換。電氣設備的檢驗目的是校驗設備額定開斷電流是否超過新增設備的短路電流，從而一定程度上減少由于短路造成的沖擊電流；當沖擊電流超出某一范圍時，則需要對設備進行更換。同時，母聯間隔的電氣設備也需要進行校核，要求額定電流大于母線的載流量；額定開斷電流大于短路電流；動穩定電流大于短路沖擊電流。

4 其他設計

4.1 電纜敷設設計

電纜敷設時要注意保護工程施工時可能遭破壞的電纜溝、電纜橋架以及保護屏下的防火阻燃材料，新增電纜溝時，要分開制作電纜構架和防火阻燃材料。

4.2 防雷接地設計

防雷接地設計采取在原有防雷保護基礎上新增電氣設備進行防雷保護的措施；原變電站內的主接地網需要與新增場地的主接地網至少存在兩點的可靠電氣連接，結束后再測出接地電阻實際值，并且接地電阻阻值應滿足設計要求，一旦超出允許限額，應采取并聯電阻方式降低電阻；變電站進行改、擴建過程中，需要校驗一期工程中已經實施的防雷接地部分是否滿足要求，若不滿足需新增防雷保護措施。

4.3 照明設計

變電站的照明范圍通常包括：變電開關站的內部與外部、控制機房的內部與外部等。不管內部還是外部系統，每部分都要設置工作照明與事故照明兩個照明系統，確保變電站工作運行與故障檢修時的正常照明。其中，工作照明系統依照各工作面的設計標準；而事故照明系統主要設置在主要的疏散通道、安全出口（包括樓梯口、電梯間）以及一些重要的工作場所，一旦工作照明系統出現問題中斷，啟動事故照明系統，從而提高變電站的安全性。一般情況下，事故照明系統與工作照明系統共用一處電源，如果工作照明電源工作失效，則自動控制系統會迅速切換事故照明至直流電源。

變電站室外照明采用分組集中控制的方式，配電箱中采用設置聲控系統與光控系統控制，有效節約電能。選擇照明設備時，需參考使用壽命長、能耗較低、減光系數小、光通量大的氣體放電燈具或者新型照明設備。中控室的線路設計采用塑料絕緣導線穿入難燃PVC管進行暗敷，其它線路多為明線敷設，線路采用電纜進線穿熱鍍鋅鋼管。

4.4 配電裝置平面設計

關于變電站內配配電裝置的設計，不僅要認真貫徹落實國家的經濟技術政策，還應結合當地的氣候條件、自然環境、地勢地形等特點，制定出合理方案并選擇滿足電氣要求的開關設備，最終設計出滿足電力系統運行檢修要求的配電裝置平面。

高壓配電裝置要求盡量采用新材料、新器件和新型布置方式，既采用了先進的設計技術，又能保證電氣設備的安全運行、檢修方便。《變電站總布置設計技術規定》中規定：變電站的的總體平面設計應當因地制宜，并追求創新，在充分利用現有的技術水平的基礎上合理布局、優化設計。在技術與經濟效益并重的基礎上，選擇最佳的設計方案，從而確保整個變電網絡的安全可靠運行。

5 結束語

變電整改、擴建工程中的電氣一次設計時，要掌握以下基本設計思路及原則：做好與前期工程的銜接工作、準確收集現場資料、盡量降低變電站停電影響、充分預估施工風險；秉承減少改造工程量、節約成本、降低風險的原則，確保變電站整改造工程安全、可靠地投入生產運行。

參考文獻

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