淺談全壽命周期管理理念在變電工程設計中的運用

摘 要：全壽命周期管理理念符合可持續發展思想，它考慮了從規劃設計到報廢的整個壽命周期，避免短期成本行為，本文介紹了全壽命周期理論并分析其在變電工程設計中的具體運用。

關鍵詞：全壽命周期；變電；設計

全壽命周期是指在設計階段就考慮到產品從規劃設計到報廢的整個壽命周期，使所有相關因素在產品設計階段得到綜合優化的一種設計理念。

變電站作為電力資源實現優化配置的載體，其高質量的建設和安全穩定的運行對整個電網安全運行起著至關重要的作用。在變電站的設計環節中引入全壽命周期管理理念，使設計方在一開始就立足于項目的“全壽命”，在多種技術方案里選取技術可靠、經濟合適的最優方案。

1 系統規劃

（1）確定合理的投產時間。目前很多地區的規劃水平不高，甚至有的為了業績，沒有根據的編造數據，盲目投資，將本沒有建設必要的變電項目提前上馬，致使投產后的項目長時間的處于低負荷的狀態，這樣就大大增加了項目的全壽命周期的成本。如果從全壽命周期成本最優化考慮，在進行系統規劃時，就應依照評審過的相關電網規劃，認真分析變電站建設的必要性，確定最為合理的投產時間。

（2）確定接入系統方案和站址的選擇。要先對穩定性和潮流等電氣計算，然后對可選擇的接入方案全方位進行比選，這就需要考慮到線路的長度不同將會引起工程量的變化，另一方面根據所選站址的征地費用、拆遷補償費用以及交通狀況、周邊的生活設施配套等情況進行比選。站址的選擇應重視可擴展性，預留遠期發展的可能，避免將來擴建時無法進一步征用土地。同時還應該充分考慮變電站的出線條件，統一規劃線路走廊，盡量避免線路交叉跨越。在進行站址選擇時，一定要避免在地質、氣象以及水文條件不好的地方，從而保證站址的可靠性與安全性。這些不良的自然條件不僅會對變電站的安全產生極大的威脅，而且還大大提高了工程項目的土建投資額。而現狀是站址選擇過程較為粗糙，很多設計單位對于選址的各種條件考慮不夠周全，結果導致壽命期的總成本上升。

（3）主接線設計和設備選型。在確定變電站建設規模時，要全面收集當地的現狀負荷水平和遠景規劃，確定最為合理的初期與終期變壓器容量與各電壓等級進出線回路數。根據電網中長期規劃，要精準的計算出電網中的各種電氣參數，在滿足安全可靠性的基礎上，選擇參數吻合的變壓器、母線、斷路器等電氣設備與電纜等主要材料，避免造成資源設備的浪費。同時在選擇設備規格型式時要綜合權衡其占地面積，基礎工程費用，設備初期成本和運行維護成本，盡量使用國產設備，做到全壽命周期成本最優。

2 站區規劃

（1）站區道路及綠化。變壓器是變電站內的主要大型設備，如果進站道路太長或有過多轉彎，會造成運輸設備成本的增加，所以進出線方向條件合適的情況下，變電站的大門最好是直接面對主要的運輸要道，最大可能的避免在站內進行轉彎。為減少變電站投運后對站內綠地的灌溉、養護成本，變電站在滿足規劃部門綠化面積要求條件下應盡量減少綠地，種植生長力強、維護量小的植物。

（2）建筑物及構筑物的布置。變電站建筑物要合理的利用當地的自然條件進行空間組合，布局緊湊合理、便于擴建。結構上宜采用聯合建筑和多層建筑，盡量提高土地的使用效率，節約用地。

（3）電氣總平面布置及配電裝置布置。在對總平面進行布置的時候，要預留出擴建遠景的場地，以便將來使用。另外，配電裝置也要都預留備用間隔，各電壓等級的配電裝置保留擴建端，為今后超規模破圍墻擴建做準備。

配電裝置布置要結合電站場地情況，征地較困難或費用較高的地點宜采用占地面積小、可靠性高的 GIS設備布置，但由于該設備價格昂貴，不便于擴建，在場地條件容許的情況下，宜采用價格相對低廉的 AIS設備敞開式布置。配電裝置設計時應以配電裝置整個壽命周期成本最小為出發點，綜合考慮一次投入與后續維護、擴建成本，以安全可靠為基本原則，全面平衡可維護性和占地二者的關系。

3 主控制室和繼電器室布置

在選擇主控制室的位置時候應考慮以下幾點問題：（1）便于巡視觀察屋外主要設備；（2）節省控制電纜；（3）噪聲干擾小和有較好的朝向等因素；應該根據可擴展性的要求對控制室進行設計和屏位規劃，要依照終期規劃建設的規模一次性建成。在占地面積大，配電裝置區和主控制室距離比較遠的情況下，設置各個電壓等級的繼電保護室，從而達到節約控制電纜長度的目的。變電站內的二次電池室、通信電池室、保護室、通信室在將電網公司內部每一個運行管理部門之間的關系協調好的前提下，把功能相同的房間部門進行合并。例如，我們可以把通信電池和二次電池合并設置在同一房間里，在不同電池組中間應該要設置防火墻。另外，也可以把通信屏和二次保護屏放置在繼電保護室里，這樣就可以很大程度上減少建筑面積，提高空間利用效率。

4 建筑設計

積極推進變電站的建筑工業化標準設計，避免追求建筑造型的過度現代化和民用化。建筑物盡可能布置在向陽和無日照遮擋的地段，對采光進行科學合理的設計，盡量減少使用人造光源，使能耗降到最低，從而達到節約環保的要求。應采用節能、環保型建筑材料。注重墻體保溫，開窗大小要適當，滿足空氣流通并避免熱量過度散失。

5 接地裝置

接地裝置的設計內容主要包括接地材料的選用，接地網方案的設計。接地裝置常用材料有扁鋼和銅帶兩種。銅帶抗腐蝕能力強，熱穩定程度比扁鋼高，但造價也比扁鋼高很多。接地材料的選擇、接地網的設計應在不同的使用環境中綜合比較兩者的全壽命期成本，做出合理選擇。變電站的接地網很難更換，在一期工程設計時要嚴格按照遠景規模系統的最大短路電流進行接地體截面選擇計算，以保證在遠景年也能滿足設計要求。

變電站全壽命周期管理的推進有一個過程，其中比選方案的確定和相關計算參數的正確選取尤為關鍵，需要施工方、運行方和項目業主的協同合作，同時必須長期有意識的策劃和積累、統計經驗數據。

參考文獻：

[1]李曄.全壽命周期管理在變電站設計中的運用[J].電工技術，2009（09）.

[2]吳江.全壽命周期管理理論在變電站設計過程中的應用研究[D].北京：華北電力大學，2010.

作者簡介：王靜（1983-），女，河北樂亭人，學士，電氣工程師，變電設計、造價管理 。