變電站改造工程中的電氣一次設計研究

摘要：文章講述了變電站改造過程中的電氣設計管理的內容，并在文中依據具體的案例來分析研究變電站改造工程中電氣一次設計的主要設計思想以及設計方案，主要從主接線設計、變電站接地問題等方面分析電氣一次設計的主要思想。

關鍵詞：變電站；改造工程；電氣一次設計；主接線設計；變電站接地 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）29-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.012

如今經濟社會發展程度與之前相比有了很大的提高，因此對于電能的使用要求也越來越高。電力管理工作的重心將轉移到對變電站的改造升級中來，主要的原因在于變電站在電網結構中擁有不可替代的位置，而且作用非常大。為了保證變電站的平穩運行，就不可以忽視對于電氣一次設計問題的研究工作，因為經過調查研究發現，現在我國很多地區都開展了對于變電站的改造升級工作，而且在這項工作中最重要的一個環節就是電氣一次設計，若是此環節做不好就會嚴重地影響之后變電站的運行狀況。

1 變電站改造工程的相關問題

改造變電站并不是一件簡單的工作，需要各個方面的支持，無論是對變電站的改造技術還是參與工作的人員等都有很嚴格的要求，但是在我國對變電站進行改造的過程中還有很多的問題并沒有得到及時的解決，許多問題阻礙了變電站的改造，這些問題不利于改造變電站工程的進展，所以為了順利改造變電站就需要及時地解決所存在的問題。

1.1 安全問題

變電站的改造工程浩大，而且其中有很多帶電的環節，在進行操作的時候經常會發生一些安全事故。所以為了避免安全事故的發生，就應該要求施工的人員具備較高的安全意識，安全問題是非常重要的，若是安全意識不夠的話，就會對工程產生影響，在施工的時候要格外注意安全，施工人員除了保證自身的安全外，還要格外注意施工的安全，保護好施工用到的一些設備等。

1.2 防范問題

要想在施工的時候防止危險事故的發生就需要做好施工之前的防范措施，很多危險事故發生都是由于在事前沒有做好充分的防范措施。現在存在的問題在于在進行改造變電站的過程中沒有對施工的現場做好控制，所以導致施工的時候出現很多的問題，主要有施工操作人員復雜、使用的施工設備達不到要求等。

1.3 設備問題

在施工的時候設備的操作不當會對施工產生嚴重的影響，很多的施工設備都沒有達到施工的要求，設備老化程度較高，再加上施工人員未能正確地操作設備，比如說無法正確地控制機構箱門、端子箱等，這些都對工程有影響，在進行施工的時候不要忽視小配件的作用，因為即便是很小的一個元件，若是操作不當也會對變電站的改造工程造成嚴重的危害。

1.4 物資問題

很多電力企業都追求低成本改造，所以就存在著很多問題，比如購買質量不符合要求的物資等，有些驗電器根本就不符合安全標準，在施工的時候若是使用這些不符合安全規定的設備就會對施工人員造成安全威脅；更嚴重的是企業為了節約成本而減少對于電力物資投入的資金，造成物資缺乏，很多施工人員沒有絕緣手套或者是安全帽等，在施工時由于缺乏安全保護，會造成人員傷亡，對工程也產生嚴重的影響。

1.5 培訓問題

企業將新型設備投入到電力改造工程中之后卻未能及時對工作人員進行技術性的培訓，致使很多的施工操作人員都沒有很好地掌握新型設備的正確操作方法，對于一些設備的具體操作方法以及原理技術都不是很了解，在設備出現問題的時候，工作人員沒有合適的處理措施，這些問題對變電站的改造工程都會產生影響。

2 主接線設計

有一項66kV變電站在改造工程設計方面質量非常好，主要原因在于此項工程是以電氣一次設計為核心，工程重點放在了對于電氣一次設計上，這項工程為變電站的施工質量提供了保證。

通常來說，在對變電站進行改造工程中的一次設計中應該滿足以下三個要求：首先，達到變電站的平穩運行；其次，確保變電站靈活地適用于不同的電力運行的標準；最后，應該在做好上述兩點的基礎之上盡可能地降低施工的成本。這三項要求主要體現的是主接線設計的可靠性、靈活性、經濟性。

在對變電站進行主接線設計的時候，66kV側出現的回路頻次為2回，而且使用的變壓器的臺數也為2，變電站的電源雙T于66kV回路。所以在考慮分析國家電網公司輸變電工程的設計方案之后，還要結合工程初期投資的狀況，最后經過比較分析得出，此項目適合采用線路—變壓器組接線為主接線方式。

3 變電站接地問題分析

3.1 66kV變電站接地電阻

變電站接地裝置的電阻設置并不是隨便進行的，其接地裝置有嚴格規定，要按照《交流電氣的接地》中的相關規定來進行設置，但是如果進行接地的電阻并不符合這個關系的時候就需要增加接地電阻，不過電阻還需要控制在5Ω之內。在《繼電保護實施細則》中有規定，即為了保證場地的安全，靜態型繼電保護裝置接地電阻也要控制在5Ω之內。

3.2 66kV變電站接地電流問題

在進行電氣設計的時候，需要重視電阻與電流之間的關系，從而為變電站正常地運行提供保證。在此變電站的設計之中，主要是分析了變電站之后5～10年的發展情況，需要按照分析的結構進行與之相對的控制：

3.2.1 當對接地線穩定性進行檢測的時候，需要選擇最大接地電流數據，還要合理地控制接地線的參數，目的就是為變電站的穩定運行提供保證。

3.2.2 現在大于110kV的變電站一般會使用有效接地以及非有效接地的電流的計算方法，所以此變電站在進行接地線設計的時候，都需要依據有效接地系統的最大短路電流值來進行校驗。

3.3 布置接地裝置

此變電站建立在松沙石地區，所以應該使用普通的接地裝置，并沒有其他特別的要求。主接地網是水平的接地方式，一般來說是用5×50鍍鋅鋼管進行設置。接地裝置的埋藏深度在0.8m左右，除了這個深度的要求之外，還需要做好防水防腐蝕性的處理。

3.4 變電站接地設計中需要注意的問題

變電站接地設計中需要注意的問題主要有以下方面：

3.4.1 人工接地體的控制，人工及接地體可以有效地避免由于施工材料使用不當導致的漏電問題，因為變電站本身具有不同尋常的環境，所以對于接地的設計就應該合理地控制施工的材料，由此看來人工接地體的控制是非常重要的。

3.4.2 分流措施，在變電站接地的設計中，應該保證接地裝置和避雷針之間能形成良好的接地分流系統，這是為了控制出現的零序阻抗。

3.4.3 隔離措施，在接地系統的設計中做好隔離措施是非常重要的，因為若是地下的電網發生位移之后就會形成一連串的觸電的反應，會損害設備，所以為了避免觸電的發生就要隔離金屬連接管道等，從而保證施工的安全，也防止設備受到損害。

4 變電站防雷保護設計

4.1 保護措施設計

在變電站內部有兩個30m高的獨立避雷針，目的是保護變電站不受雷電的侵害，主要是直擊雷與感應雷。

4.2 避雷針保護范圍的確定

由上文可知此工程采取的是兩根規格相同的避雷針來降低雷擊損失，所以應該仔細地研究分析兩根針的外側的設計方法，這主要是為了準確地確定避雷針的保護范圍。

如果由保護范圍界線上的最低點O確定兩根避雷針中間的保護范圍，那么最低點O的關系式就是：ho=h-D/7P。式中：ho代表兩根避雷針之間的最低保護高度，而避雷針的實際高度用h來表示；D指的是兩根避雷針之間的實際距離；避雷針的高度影響系數就是p。

4.3 避雷裝置的選擇

對避雷裝置的選擇應該要嚴格要求，可以從以下方面對避雷裝置進行選擇控制：

4.3.1 為了獲知避雷針的使用條件，需要對變電站的風速、溫度等進行仔細的研究。

4.3.2 準確地確定避雷針的持續運行電壓（通常是額定電壓的80%）。

4.3.3 估算避雷器的雷電放電電流幅值，然后根據估算的值數選擇避雷器標稱放電電流。通常來說，5kA的額定參數對應的是66～220kV系統，但是這又不是絕對的，如果雷電發生的頻率較大，可以選擇10kA的參數。

5 變電站改造工程中需要注意的風險防范

為了保證變電站的安全運行就需要做好對于施工中出現的風險的防范措施，將風險防范措施做好之后才可以避免施工中的安全事故的發生。經過研究發現，如今對于風險的控制主要有觸電、誤跳閘、誤合閘、設備燒毀4個方面。具體防范方法如下：

5.1 觸電

施工人員在施工的過程中，若是意外觸電會對自身造成危害，人體的組織器官等都會受到電力的侵害，所以施工人員應該要注意避免觸電，可以在施工的時候戴絕緣手套，而且施工的一些用具以及材料等也要使用絕緣性的或者是企業建立一些絕緣的保護屏障等，保護施工人員不受電力的侵害。

5.2 誤跳閘

在施工的過程中出現的接地、短路、漏電、負荷過大等現象都會引發誤跳閘，若是出現誤跳閘事故就會對電器控制系統造成很嚴重的危害，阻礙系統的順利進行，所以需要處理好誤跳閘事故，可以選用有智能保護功能的斷路器，從而保證施工的安全。

5.3 燒毀設備

在對變電器進行改造的時候會發生短路的現象，短路現象會造成流經線路的電流非常大，所以就會對使用的設備造成損害，很有可能就會燒壞設備。針對這樣的問題，需要對施工中用到的各種設備等進行嚴格的絕緣檢測，若是在改造的過程中發現有任何的非正常情況就需要及時地分析解決問題。

6 結語

本文主要講述的是變電站改造過程中的電氣設計管理的內容，主要圍繞接地設計、主接線設計等展開研究。綜上所述，變電站改造工程中的電氣一次設計綜合性很強，需要做好施工的質量控制與安全控制，對施工人員也有很高的要求，應該按照變電站的升級等及時控制問題，從而提高電氣設計的質量。

參考文獻

[1] 秦志英.500kV變電站前期工程電氣一次設計要點[J].煤炭技術，2011，（10）.

[2] 黎明.淺談變電站改造工程電氣設計[J].今日科苑，2011，（1）.

作者簡介：謝巧芳（1988-），女，福建尤溪人，國網福建尤溪縣供電有限公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：蔣建華）