淺議變電站電氣一次設計

謝盟

（證件號碼：130632198612074836）

摘要：隨著經濟的逐漸進步，城市化進程逐漸加快，變電站的電氣設計成為現代化發展中必不可少的一部分。文章對變電站電氣一次設計所要遵循的相關原則進行了總結，對變電站電氣一次設計中涉及到的電氣主接線設計、電氣防雷保護設計、電氣接地保護設計、日常照明系統設計、電氣一次設備的合理選擇等關鍵要點進行了總結和分析，以便更好的提高變電站電氣一次設計的質量。

關鍵詞：變電站；電氣一次；設計

一、變電站電氣一次設計所要遵循的相關原則

在我國電網建設過程中，變電站的優化構建是關鍵步驟之一，所以在實施變電站的電氣一次設計時，應該遵循下列原則： （1）變電站應該采用技術性能較強以及可靠性較高、噪音量較低以及檢修率較少的主電氣設備。（2）所應用的主接線方式力求滿足可靠性以及靈活性的相關要求。（3）所進行的相關設計應該充分滿足相應區域中已經規劃好的電力負荷總量以及中長期預測所需的充足變電容量的具體要求。（4）力求所進行的設計能夠充分滿足高效運行以及高自動化、低通信誤碼的相關要求。（5）在進行設計時，要力求在占用較小范圍的土地面積的基礎上選用性能較為優良且體積較小的電氣設備，并要求整個設計合理緊湊，達到節約資源的實際目的。

二、變電站的電氣一次設計要點

1、電氣主接線設計

主接線方式的設計不僅直接關乎系統運行的可靠性和靈活性，也影響繼電保護、控制方式、自動裝置等。變電站電氣主接線的設計可以說是電氣設計的關鍵。故在設計主接線方式時應依次考慮其可靠性、靈活性和經濟性，即使其能夠良好的適應系統不同的運行狀態，分別滿足變壓器在調度、擴建、檢修情況下的不同需求，盡量不用或減少斷路器接線、簡化二次回路和繼電保護、節約占地面積等。

設計時，應當根據實際需要確定接線方式，根據實際施工情況、需要綜合考慮實用性、安全性以及經濟性，選擇最佳的一次接線方式。變電站最常用的主接線方案有四種，即單母線接線方式、雙母線接線方式、單母線分段接線方式以及雙母線分段接線方式，各個接線方案都有自己的適用范圍和優缺點。單母線接線一般只適用于一臺發電機或一臺主變壓器的以下三種情況：110-220kV配電裝置的出線回路數不超過2回；35—63kV配電裝置的回路數不超過3回；6-110kV配電裝置的出線回路數不超過6回。單母線分段接線方式適用于線路較長（故障多），而主變年負荷利用小時數高（不經常切換）且無功率穿越的場合。單母線分段接線方式適用于110-220kV配電裝置出線回路數為3-4回時；35-63kV配電裝置出線回路數為4-8回時；6-10kV配電裝置出線回路數為6及以上時。雙母線分段接線方式適用于主變年負荷利用小時數低（經常切換），而線路較短（故障少）或有功率穿越的場合。

2、電氣接地保護設計

電氣接地設計指的是，將電氣設備的某部分與大地進行良好的連接。因為，在實際的變電站設計建造過程中，電氣接地設計既可以有效防止觸電，又可以避免電氣一次設備的機械性損害，同時還可以有效避免火災、爆炸的發生。這樣，在確保變電站電氣一次設備的正常運行的情況下，又避免了施工人員因觸電而發生安全事故。電氣接地設計中的正常接地裝置主要是由自然接地體、人工接地體兩種接地體和接地線組成。其中，自然接地體最為常用。將接地體端部削尖，就可以直接打入地中。根據低壓電氣設備保護接地與高壓接地系統的保護接地確定接地電阻的計算值。然后，環繞變電所敷設接地體。變壓器只有一點與接地體連接，而變電所的低壓、高壓配電室都各有兩處與接地體連接，變壓器室與變電所內高壓、低壓配電室與均在室內用扁鋼連接成一整體。另外，接電體多采用角鋼；而接地線一般都采用扁鋼或圓鋼。接地保護設計應當將接地極深埋，并盡可能布置在配電站之外的空地中；接地保護主要以水平接地體為主，以垂直接地極作為輔，主接地網的接地電阻應當小于0.5Ω，選擇鍍鋅扁鋼，尺寸為6mm×6mm，垂直接地極則應當選擇鍍鋅角鋼，尺寸為50mm×50mm×2500mm。另外，還要注意在經常出入的大門處設置一些均壓帶，這些均壓帶與主接地網連接。最后，設備引下線最好選擇鍍鋅扁鋼，尺寸為60mm×8mm。

3、電氣防雷保護設計

為了避免雷電過電壓與直擊雷造成的傷害，變電站電氣一次設計必須進行電氣防雷保護設計。防雷保護設計主要有兩種，即雷電過電壓保護和直擊雷保護。為避免線路侵入雷電波造成電壓過高，進行雷電過電壓保護。具體是指，在10kV母線與110kV進線上分別安裝特定的避雷器；因為變電站配電裝置主要是全戶內布置的，屋頂避雷帶應使用熱鍍鋅扁鋼，同時應當將其牽引到下部分與主接地網安全連接，所以，變電站采用屋頂避雷帶避免直擊雷的侵害，即直擊雷保護。

4、日常照明系統 設計

照明系統是變電站正常工作的重要輔助系統，設計時應根據各個部門進行事故照明系統和工作照明系統的區分與設置。在設計工作照明系統時，應按照相關標準進行；在重要的場合與疏散通道、安全出口、樓梯間等都應設計有應急照明設備，主要是在正常照明因故障而中斷時，為工作人員提供照明，進行疏散或者故障處理。中控室必須利用塑料的絕緣導線來進行暗敷，其與的地方可以采用明敷來完成布線。變電站的外部照明線路應選擇鍍鋅鋼管來進行敷設。

5 、電氣一次設備的合理選擇

（1） 斷路器的選擇

斷路器的選擇會對變電站運行的安全性產生重要影響，因此設計人員應當對斷路器的選擇給予充分的重視。①設計人員應當盡可能延長斷路器的使用壽命以及保證其性能發揮正常，盡量選擇安裝方便，簡于檢修的斷路器；②斷路器的選擇應當確保其在電力系統合閘運行時還具備足夠的導電性，以保證在負荷電流以及短路電流通過時，設備還具有良好的動穩定性能與熱穩定性能。

（2）變電器的選擇

變電站變電器的設計應當要把主變壓器作為設計的關鍵，設計人員對變電器的設計就是對主變壓器的選擇與設計。以110kV 變電站為例，其主變壓器的選擇與設計應當充分考慮以下內容：①一些具有冷卻功能的設備應當根據主變壓器的外部工作環境、本身結構特征以及具體容量來決定；②變電器的選擇應當以確定的有載調壓或無激磁調壓方式來決定；③必須嚴格按照電力系統要求設備的相數、繞組數、繞阻的接線組別等的實際需要作為最終變電器確定的條件。

三、結語

總而言之，變電站電氣一次設計是一個系統性、復雜性的工作，其設計水平在很大程度上關系著變電站的運行質量。設計人員應該從電氣主接線、高壓配電器以及設備接線方式三個方面進行深入研究，以保證良好的設計效果。

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