變電站中的電氣設備設計要點分析

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，各行各業對于電力供應的要求也逐漸提升。變電站作為電力輸送網絡中的關鍵環節，其所應用的電氣設備設計水平對于電力能源供應的安全性與穩定性存在直接影響。本文將對于變電站中幾種主要電氣設備的設計要點的進行探究，以為相關工作的進行提供一定的理論參考。

關鍵詞：變電站；電氣設備；設計要點

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0042-02

引 言

變電站是當今電力輸送網絡中的重要組成部分，其主要職責是在電力輸送的過程中，對于電力能源進行電壓調節、電能匯集分配的功能。變電站中主要的電氣設備包括變壓器、線路開關以及母線等。對于電氣設備的設計進行優化提升，對于保證電力輸送的安全性與穩定性具有重要推動作用。本文講主要就110kV變電站的電氣設備設計要點進行探討。

1 變電站中平面設計與安全設計分析

在對變電站電氣設備進行設計之前，首先需要對于國家的相關政策進行了解掌握，其中尤其是應該充分明確國家對于變電站電氣設備設計應用的相關規定。所以在對變電站電氣設備進行整體設計時，一方面，應該大膽應用新技術新材料，以滿足當今電力行業迅速發展的實際需求；另一方面，在進行電氣設備的設計應用時，更加應該注重電氣設備在投入實際運行后的穩定性與安全性。在進行變電站的平面設計時，應該對于建設場地進行前期的現場勘查，以能夠最大限度結合實際情況進行變電站的整體設計。與此同時，對于變電站電氣設備進行設計改造的過程中，還應綜合考慮當地的實際經濟狀況，對于電氣設備的設計應用成本進行相應控制。

由于變電站的電氣設備在使用過程中，比較容易受到雷擊等自然災害的影響，所以在進行變電站的電氣設備進行設計之前，應該安全設計的元素考慮在內。首先在變電站輸電線的設計過程中，應該對于接地方式的選擇進行嚴格分析。在對變電站輸電線裝置的設計建設時，應該嚴格遵循接地線裝置的安全原則，將接地線的電阻適當降低，這樣能夠避免變電站在遇到雷擊等自然災害時對于母線等關鍵電氣設備造成巨大損傷。一般在實際施工中，比較普遍使用的接線方式是將接地線的設計長度適當延長，或者是直接將接地線與電線桿塔進行連接。這種設計方式能夠在降低電氣設備維護難度的基礎上將接電線的電阻有效降低。

2 變電站中各個主要電氣設備的設計要點分析

2.1 主變壓器的設計要點

在現階段變電站電氣設備的設計過程中，主變壓器的設計一直是其中的重電和難點工作。在進行主變壓器的設計選擇時，其采用的形式、容量以及數量都將直接影響整個變電站的結構設置。此外，在對主變壓器進行設計時，不能僅僅滿足目前的供電需求，而是需要滿足一定時期內不斷增長的電力供應需求。在對主變壓器進行設計時，主要應該對變壓器的電力輸送功率以及回路數量進行整體分析。

對于110kV的變電站而言，主變壓器在進行一定時間內的超負荷運行時，應該能夠滿足基本供電需求。此外，當一天主變壓器出現故障停止運行時，其他變壓器應該能運行其正常負荷的60%以上，這樣才能有效提升電力輸送的可靠性與穩定性。所以進行主變壓器的設計時，不僅需要考慮其在正常情況下的運行需求，還應充分考慮其在部分設備出現故障等特殊情況下的變電站正常運行需求[1]。

2.2 電氣主接線的設計要點

在進行電氣主接線設備的設計時，為了能夠在變電站需要進行改造重建時保證電力供應的持續性與穩定性，應該注意將主接線線路設計簡化，以在保證電力正常輸送的基礎上，降低主接線在投入運行后的維護難度。

此外，在進行電氣主接線的設計之前，應該對于變電站的現場條件進行勘察，根據實際情況對于主接線以其他相關設備進行改進設計。例如在某變電站的電氣設備設計過程中，設計人員根據現場實際施工條件，并結合當地電力供應的實際需要，將原來的設計方案調整為2臺31500kVA三相三繞組有載調壓降壓變壓器；與此同時，由于變壓器的設計出現變化，同時也將變電站原來單獨以110kV電壓出現的方式調整為以110kV、35kV、10kV三個電壓等級出線；其中電氣主接線方式也由原來的雙母線方式變為110kV側為單母線分段帶旁路接線2回進線，2回出線。對于35kV輸電線的設計則改為側雙母線接線，出線數量也相應增加為8回；而對于10kV級出電線的設計則改為側單母線分段帶旁路接線的方式，并且為了保證電力輸送的穩定性，專門設置了一組專用旁路斷路器，并且將其出線數量增加為16回，在10kV輸電線上裝設兩組并聯電容補償裝置和兩組站用電變壓器。

2.3 對于短路電流的計算及相關電氣設備的設計

在對于變電站母線進行設計之前，應該對于變電站母線在進行電力輸送時產生的電力阻抗值進行精確計算，此外還應對于母線各側的短路電流功率進行測算，以為供電站復雜區域內電力需求的增長提供一定的預留空間。對于母線各側短路電流計算簡圖如圖1所示。

而在對于母線及其相關設備的設計選擇時，應該使得電氣設備的整體設計規格滿足變電站建設地區日常供電對于電氣設備正常運行、檢修維護工作以及出現短路和電壓過載時的正常需求。在對電力需求總量較低的地區，可以選用常規戶外油浸式全密封LCWB6型電流互感器，這種電流互感器的最大特點就是能夠適應輸電線路中短時間內劇烈的電壓變化，其對于電力資源的阻抗值相對較小，能夠有效提升對于電力資源的綜合利用效率。此外，由于在其使用過程中并不需要進行復雜頻繁的維護作業，所以其比較適用于對電力需求總量不大的農村地區。近年來，在變電站電氣設備的設計使用中，出現了一種干式高壓電流互感器[2]。這種電流互感器的設計原理，是利用干燥的高壓套管與最新的貫穿式電流互感器進行有機組合，從而實現對于短路電流的感應檢測效果。這種電流互感器的最大特點，就是在其使用過程中不需要使用油、瓷等傳統電流互感器必須使用的材料，這就使得其解耦股體積相對小巧，并且不會發生燃燒爆炸豐現象。由于這種電流互感器在效率較高的同時還易于維護，所以目前已經成為變電站電氣設備設計中的重點項目。

3 結 語

近年來我國社會對于電力輸送總量與輸送質量的要求不斷提升，這就對于我國的電力工程基礎設施建設提出了更加嚴峻的挑戰。變電站作為當今電力輸送網絡中的關鍵組成部分，其所應用的電氣設備的設計水平直接影響著電力資源輸送的穩定性與安全性。在進行變電站電氣設備的設計過程中，不僅需要對于變電站的整體布局與安全設計進行綜合考量，還應該對于各個主要變電設備的設計要點進行分析，以進一步促進我國電力事業的發展。

參考文獻

[1]王正華，翟江皞.500kV變電站的節能設計[J].綠色科技，2013（4）：299～333.

[2]鄭 炎.數字化變電站若干技術研究[D].華南理工大學，2012（5）：22～30.

收稿日期：2018-3-25