變電站電氣一次設(shè)計現(xiàn)狀及改善措施

鄧彬

摘要：在我國社會經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的推動下，電力產(chǎn)業(yè)逐漸成為熱點產(chǎn)業(yè)，并被人們高度關(guān)注，這就使得變電站電氣一次設(shè)計存在的問題不斷顯露。為了提高變電站的服務(wù)質(zhì)量，電力企業(yè)必須重視變電站電氣的一次設(shè)計。由此可見，詳細(xì)研究變電站電氣一次設(shè)計現(xiàn)狀及改善對策是非常必要的，它能夠在一定程度上提高變電站的服務(wù)質(zhì)量，從而滿足人們的用電需求。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣一次設(shè)計;現(xiàn)狀;改善策略

一、變電站電氣一次設(shè)計的現(xiàn)狀及基本要求

1.1 變電站電氣一次設(shè)計的現(xiàn)狀

對于變電站電氣一次設(shè)計存在的問題，比如設(shè)計人員素質(zhì)水平參差不齊，哪怕對于同一建筑規(guī)模的變電站的理解都有不統(tǒng)一的情況，這主要體現(xiàn)了變電站的復(fù)雜性，比如變電站的地形地勢、布置形式、與周圍相關(guān)建筑物以及電氣設(shè)備的安裝環(huán)境等，都會對電力設(shè)計產(chǎn)生一定的影響，使每個人對于同一設(shè)計任務(wù)產(chǎn)生偏差理解。

1.2 變電站電氣一次設(shè)計的基本要求

在進(jìn)行變電站電氣一次設(shè)計的過程中，要按照一定的基本要求，其中主要包括以下幾個方面：①在對變電站內(nèi)設(shè)備間進(jìn)行連接時，為了保證變電站能夠進(jìn)行安全穩(wěn)定的運(yùn)行，要使用可靠的并符合標(biāo)準(zhǔn)的接線方式;②電力設(shè)計單位對變電站進(jìn)行電氣一次設(shè)計的過程中，為了有效保證后期負(fù)荷發(fā)展裕量需求，根據(jù)相關(guān)區(qū)域的電力需求，電力設(shè)計單位需要進(jìn)行相應(yīng)的水平年設(shè)計并盡量保證容量在5年內(nèi)的可持續(xù)性;③在設(shè)計變電站結(jié)構(gòu)時，電力企業(yè)需要選擇具有較好綜合性能的電氣機(jī)械，從而保證實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化;④電力企業(yè)在對變電站的內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)電氣設(shè)計時，為了保證變電站不出現(xiàn)相應(yīng)的問題，需要對電力體系的自動化發(fā)展進(jìn)行重視。

二、電氣設(shè)備選擇的相關(guān)問題

2.1電氣設(shè)備選擇的問題

變電站由非常多的電氣設(shè)備組成，那么在選擇這些設(shè)備的時候，要特別重視短路電流計算等相關(guān)問題，對不同的電流需要進(jìn)行不一樣的驗算。目的在于增加設(shè)備的操作靈活性，使用穩(wěn)定性，以及經(jīng)濟(jì)性能等，關(guān)系到電力企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵點。如果電流計算不準(zhǔn)確，那么設(shè)備使用過程中很容易出現(xiàn)短路故障，造成設(shè)備損毀甚至火災(zāi)等危險。對機(jī)器設(shè)備的使用壽命有著極大的威脅，對整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行十分不利。所以一定要全方面的考慮相關(guān)影響因素，增加設(shè)備的使用效率，給企業(yè)帶來長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2.2設(shè)計主接線不科學(xué)

變電站設(shè)計的原則就是秉著可靠性，穩(wěn)定性，安全性為本的原則。整個電力系統(tǒng)的線路組成復(fù)雜，造價昂貴，有著很高的成本支出，這對城市的發(fā)展有著積極作用，所以在進(jìn)行設(shè)計工作的時候，把城市發(fā)展作為首要因素，以可靠安全為基礎(chǔ)，合理的利用空間，以免后期出現(xiàn)問題。但是系統(tǒng)維護(hù)方面的技術(shù)還不夠成熟，導(dǎo)致很多復(fù)雜的線路維護(hù)起來難度很大，影響了變電站電氣一次的發(fā)展。

2.3變壓器的選擇問題

變電站整個電力系統(tǒng)的核心部位就是變壓器，它是電力系統(tǒng)的心臟，起著至關(guān)重要的作用。一旦發(fā)生故障或者出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，意味著整個供電系統(tǒng)都會發(fā)生故障。所以在選擇和規(guī)劃城市用電和發(fā)電時，一定要注意變壓器的選擇。變壓器選擇的科學(xué)合理，不僅能夠節(jié)約能耗，還能提高變電站的利用率。在進(jìn)行變電站電氣一次設(shè)計進(jìn)行時，就要先參考當(dāng)?shù)爻鞘械挠秒娞攸c以及持續(xù)性的用電有何變化。最終對變壓器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計和選擇以確定變壓器的選擇。

三、變電站電氣一次設(shè)計改善措施

3.1全面落實一次設(shè)計前期準(zhǔn)備工作

在變電站電氣一次設(shè)計時，其前期準(zhǔn)備工作十分重要，關(guān)系著后續(xù)工作是否可以順利進(jìn)行。因此，在變電站正式施工前，需要進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，將前期準(zhǔn)備工作做好，對國家有關(guān)變電站電氣一次設(shè)計的規(guī)定有一個了解，并以此為參考，結(jié)合變電站的實際情況進(jìn)行電氣一次設(shè)計，這樣，才能從根本上保證電氣一次設(shè)計的科學(xué)、規(guī)范合理性。同時，變電站一次設(shè)計還要著眼未來，并綜合各類文獻(xiàn)資料，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計。

3.2優(yōu)選變壓器

在變電站一次電氣設(shè)計中，變壓器的選型是很重要的環(huán)節(jié)，具體可以從如下方面入手：一是要根據(jù)變壓器所在環(huán)境、自身結(jié)構(gòu)、性能等來選擇節(jié)能型低損耗的變壓器，并要求：a、鐵芯材料選用同一批次的優(yōu)質(zhì)、低損耗的冷軋晶粒取向硅鋼片，以改善鐵芯性能;b、繞組采用同一廠家、同一批次的（無氧）半硬或自粘型銅導(dǎo)線，且繞組設(shè)計應(yīng)使電流和溫度沿繞組均勻分布，使繞組在全波和截波沖擊使用時得到最佳的電壓分布，消除繞組中的電場集中，局部放電水平應(yīng)滿足要求。通過以上措施，可達(dá)到節(jié)能的效果。

3.3優(yōu)選導(dǎo)體及有關(guān)設(shè)備

導(dǎo)體和有關(guān)設(shè)備的選擇要綜合考慮導(dǎo)體設(shè)備的載流量及相互間絕緣配合度，同時，還要分析動熱穩(wěn)定性是否會影響設(shè)備。設(shè)備部分，一般按照DL/T 5352-2018 《高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定和設(shè)備生產(chǎn)廠家主流產(chǎn)品進(jìn)行選擇。導(dǎo)體部分，因為鋁包鋼芯鋁絞線在國外有較長的運(yùn)行歷史，與相同結(jié)構(gòu)的普通鋼芯鋁絞線相比，抗腐性能好、能耗低。普通鋼芯鋁絞線的內(nèi)層鋁單絲與鍍鋅鋼絲直接接觸，在外界水汽和污染物浸漬下二種具有不同電勢的金屬之間產(chǎn)生電位腐蝕，加速鋼芯的老化。而鋁包鋼芯鋁絞線的鋼絲上被鋁層包裹而不與鋁股接觸，避免了電腐蝕，進(jìn)一步提高了抗腐能力，延長了導(dǎo)線使用壽命。而且，目前因生產(chǎn)工藝日趨成熟，鋁包鋼芯鋁絞線價格有所下降，經(jīng)濟(jì)效益將日益明顯。

3.4無功補(bǔ)償配置

電網(wǎng)無功不足會引起電網(wǎng)損耗加大，電壓質(zhì)量降低，故按照“分層、分壓、就地、適時地達(dá)到無功平衡，減少無功功率的異地傳輸”的原則，配置分組投切型無功補(bǔ)償裝置就尤為重要。在設(shè)計過程開始時，就需要設(shè)計單位對無功補(bǔ)償容量、形式及調(diào)節(jié)方式加以明確，并在之后的運(yùn)維中通過調(diào)度部門時時監(jiān)控調(diào)整，以提高電網(wǎng)運(yùn)行電壓，減少網(wǎng)損。

3.5重視電纜選型及電纜防火問題

電力電纜及控制電纜選用銅芯電纜，以提高載流量、降低損耗。一般地，戶內(nèi)采用電纜溝、活動地板及穿管等敷設(shè)方式， 戶外采用電纜溝、穿管等敷設(shè)方式。電纜橋架采用鋼材質(zhì)，電纜托臂及立柱采用熱鍍鋅型鋼。

在實際工程設(shè)計和施工中，高壓動力電纜、二次電纜應(yīng)分層或分溝敷設(shè)。特別是電纜防火阻燃措施需按國標(biāo)GB50217-2018《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》中電纜防火和阻止延燃措施設(shè)計。為防止電纜著火延燃，在屋外電纜溝與屋內(nèi)電纜溝的接口處，主電纜溝與分支電纜溝的接口處設(shè)置阻火墻予以封堵;在電纜進(jìn)入開關(guān)柜、屏、盤的孔洞耐火材料進(jìn)行封堵;電纜穿過阻火墻和耐火材料的區(qū)段，在電纜表層涂刷防火涂料。

四、變電站設(shè)計中的新技術(shù)、新工藝

對于國家提倡的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料四新技術(shù)應(yīng)用來說，具體有以下幾點可供參考：

1、智能變電站技術(shù)應(yīng)用

采用“智能化、模塊化、集成化”的思路，融入“安全、可靠、智能、高效”的理念，一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)可實現(xiàn)主變油中溶解氣體在線監(jiān)測、GIS局放帶電監(jiān)測、避雷器泄漏電流在線監(jiān)測、變壓器鐵芯夾件電流監(jiān)測、變壓器高壓套管介損監(jiān)測、斷路器機(jī)械特性智能化視覺測量技術(shù)等。

變電站二次系統(tǒng)全部采用智能化設(shè)備，采用DL/T860標(biāo)準(zhǔn)建模，全面推廣智能遠(yuǎn)動機(jī)、智能錄波器，部署智能運(yùn)維系統(tǒng)，提高變電站運(yùn)維效率。設(shè)備區(qū)就地安裝智能終端設(shè)備，與主控室設(shè)備采用通信光纜傳輸信號。

2、無人機(jī)航空攝影技術(shù)應(yīng)用

在變電站選址、輸電線路選線上采用無人機(jī)航空攝影技術(shù)。無人機(jī)航攝技術(shù)在變電站選址、線路選線應(yīng)用中，能實時、全面、快捷地對變電站、線路周邊地貌及建筑物進(jìn)行宏觀、清晰地拍攝。在人力徒步無法到達(dá)的場地或有危險的地方，都可以通過無人機(jī)進(jìn)行踏勘，而且航拍能夠勘察的區(qū)域更全面、完整。

3、奧維地圖的應(yīng)用

長期以來，送變電工程可研設(shè)計階段在輸電線路現(xiàn)場踏勘選線的過程中，一直采用地形圖初選，然后進(jìn)行野外踏勘，再進(jìn)行地方報批，向地方規(guī)劃、國土等部門征求關(guān)于路徑方案的意見。在這套過程中，由于設(shè)計人員所持地形圖與現(xiàn)場差異大，工作反復(fù)，效率低下。而采用奧維地圖，在內(nèi)業(yè)選線階段可通過通過衛(wèi)星圖發(fā)現(xiàn)線路上是否存在障礙物，經(jīng)過的村莊、道路、正在施工的規(guī)劃道路、河流、廠區(qū)、港口的貯藏罐、石油輸送管道、高壓蒸汽管道以及周圍的地形地貌均可一目了然。通過局部有目的的觀察，仔細(xì)分析就能初步確定線路方案的可行性，及時優(yōu)化方案，避免現(xiàn)場反復(fù)勘察，可有效減少現(xiàn)場踏勘次數(shù)，省時省力，圖面更加清晰明了，便于技術(shù)交底。奧維地圖軟件的出現(xiàn)，給新建變電站選址及線路勘察設(shè)計帶來了一種新的作業(yè)方法，這種方法能夠有效降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，并且隨著奧維地圖版本的不斷完善和影像圖的不斷更新，不僅能應(yīng)用在輸電工程可研階段勘察設(shè)計中，更能在工程建設(shè)中專題圖形的繪制，各種專題數(shù)據(jù)的展示提供方便。相信奧維地圖在電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛。

4、三維數(shù)字化設(shè)計的應(yīng)用

隨著輸變電工程復(fù)雜度不斷增加，傳統(tǒng)二維設(shè)計方法在工程規(guī)模、設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計工期、數(shù)據(jù)整合等方面都已力不從心，輸變電工程中引入了三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，以便傳送送輸變電工程的日常信息，是輸變電工程設(shè)計的必然趨勢。針對數(shù)字化設(shè)計平臺、三維信息化模型、數(shù)字化設(shè)計和移交標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字化設(shè)計流程等方面要以設(shè)計為源頭，以數(shù)據(jù)資產(chǎn)作支撐，以管 理為中心，實現(xiàn)數(shù)字化移交，提高規(guī)劃管理水平、工程安全水平及運(yùn)維安全水平。所以，設(shè)計人員需要逐漸學(xué)習(xí)三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)理念，系統(tǒng)掌握輸變電工程三維數(shù)字化設(shè)計的建模、協(xié)同設(shè)計、成果移交等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

五、結(jié)論

綜上所述，在整個電力系統(tǒng)中，變電站作為其中重要的組成部分，而電氣一次專業(yè)作為龍頭專業(yè)，相關(guān)從業(yè)人員必須要充分認(rèn)識到變電站乃至電氣一次設(shè)計的重要性。變電站的最終運(yùn)行維護(hù)體驗和變電站電氣一次設(shè)計的質(zhì)量具有直接的聯(lián)系，所以，變電站一次設(shè)計的現(xiàn)狀以及相關(guān)改善對策進(jìn)行研究，對于變電站本身、相關(guān)運(yùn)維人員甚至受電用戶均具有重要的意義，同時，也是非常有必要的。

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