基于電氣設(shè)備選擇的變電站電氣一次設(shè)計(jì)探討

孫品

摘要：隨著時(shí)代的變遷和現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)電力的需求越來(lái)越多。在白天，電力供給著居民的衣食住行等各個(gè)方面的需求;在夜晚，電力支撐著萬(wàn)家燈火以及人們辛苦勞作了一天之后的娛樂活動(dòng)。由此可見，電力對(duì)于居民正常生活的必要性。那么在電力輸送的過(guò)程中，我們?cè)撊绾芜M(jìn)行一次設(shè)計(jì)中主要電氣設(shè)備的選擇呢？筆者在本篇文章中重點(diǎn)探討了主要電氣設(shè)備的選擇問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變電站一次設(shè)計(jì);主要電氣;設(shè)備選擇

引言：主要電氣設(shè)備的選擇之于變電站一次設(shè)計(jì)中的重要性，在一定程度上就相當(dāng)于水之于魚的重要性。魚失去了水，就將無(wú)法生存;而變電站的一次設(shè)計(jì)失去了正確合理的主要電氣設(shè)備選擇，或者主要電氣設(shè)備不能在變電站中起到它應(yīng)有的作用，變電戰(zhàn)很有可能就無(wú)法運(yùn)行。如果變電站中的主要電氣設(shè)備工作出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)地區(qū)出現(xiàn)用電困難，甚至可能會(huì)威脅到變電站中工作人員的生命安全，因?yàn)樽冸娬镜闹饕姎庠O(shè)備是在承擔(dān)著巨大工作量的條件下進(jìn)行工作的，運(yùn)行發(fā)生故障的話，很有可能會(huì)達(dá)到短路等設(shè)備故障，發(fā)生我們都不愿意看到的人間慘劇。由此可見，變電站一次設(shè)計(jì)中的設(shè)備的選擇是多么的重要。安全問(wèn)題，就像泰山一樣重，稍不注意，就會(huì)釀成無(wú)法挽回的大錯(cuò)。因此我們應(yīng)當(dāng)竭力探討變電站一次設(shè)計(jì)中的設(shè)備選擇的相關(guān)問(wèn)題，爭(zhēng)取為我國(guó)的電力發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)。

1.變電站一次設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇概況

電氣一次設(shè)備是指在生產(chǎn)、變換、運(yùn)輸、疏導(dǎo)、分配和使用電能的過(guò)程中所需要的一些設(shè)備，主要包括生產(chǎn)或轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備（變壓器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）、開關(guān)電器（斷路器、隔離開關(guān)、刀開關(guān)）、儀用互感器、絕緣子、避雷器、濾波器等。變電一次設(shè)計(jì)是變電站的主導(dǎo)和基礎(chǔ)，是對(duì)變電站內(nèi)電氣一次設(shè)備的接線、布置、選型、接地等進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容包括主接線設(shè)計(jì)、電氣總平面布置設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算、站用電負(fù)荷計(jì)算、接地設(shè)計(jì)、電纜敷設(shè)及防火措施等，其中電氣設(shè)備選擇是非常重要的內(nèi)容之一。電氣沒備選擇的任務(wù)是通過(guò)計(jì)算校驗(yàn)，正確選定各種導(dǎo)體和電器的型式與技術(shù)參數(shù)。選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，在保證安全、可靠及留有適當(dāng)裕度的前提下，力求經(jīng)濟(jì)。

2.變電站電氣設(shè)備選擇原則及技術(shù)條件

2.1選擇原則

（1）滿足運(yùn)行、檢修以及故障情況下相關(guān)要求，此外還要考慮之后5-10年的發(fā)展情況;（2）在對(duì)設(shè)備進(jìn)行校核時(shí)應(yīng)在當(dāng)?shù)氐臈l件環(huán)境下進(jìn)行;（3）既要保證電氣設(shè)備的先進(jìn)性，又要控制相關(guān)成本;（4）設(shè)備的各類指標(biāo)要和整個(gè)工程保持一定的一致性;（5）同類產(chǎn)品應(yīng)盡可能選自同一個(gè)廠家的產(chǎn)品;（6）如果需選用新產(chǎn)品，應(yīng)檢查試驗(yàn)數(shù)據(jù)及合格證書，此外還要獲得上級(jí)批準(zhǔn)。

2.2技術(shù)條件

由于選擇的電氣設(shè)備都是在高壓條件下工作的，所以對(duì)它們的技術(shù)條件有一些特殊的要求。（1）在長(zhǎng)期的工作條件下，選擇的電氣設(shè)備其最高工作電壓應(yīng)大于線路中可能出現(xiàn)的最高運(yùn)行電壓;最高額定電流也要大于線路中可能出現(xiàn)的最大持續(xù)電流值;電氣端子的允許載荷應(yīng)大于線路的最大作用力;（2）電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性應(yīng)按照線路可能通過(guò)的最大電流進(jìn)行校驗(yàn)，一般取三相短路時(shí)電流;但被熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備可以不再進(jìn)行熱、動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn);（3）電氣設(shè)備的絕緣水平應(yīng)按照國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行，若低于標(biāo)準(zhǔn)值，則應(yīng)增加適當(dāng)?shù)倪^(guò)電壓設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

3. 變電站電氣一次設(shè)計(jì)中電氣設(shè)備的選擇

3.1變壓器的選擇

3.1.1變壓器的選擇原則

（1）變壓器臺(tái)數(shù)選擇：如果變電站是供給二類、三類負(fù)荷，一般安裝1臺(tái)變壓器即可，如果供電負(fù)荷較大或?qū)儆谝活愗?fù)荷，應(yīng)安裝2臺(tái)相同容量的主變壓器，而且要保證每臺(tái)變壓器能夠供給全部的一類負(fù)荷。（2）在城市郊外，若中、低壓已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)狀態(tài)，則變電站應(yīng)安置2臺(tái)變壓器;對(duì)于具有地區(qū)性孤立特點(diǎn)的變電站，可設(shè)置3臺(tái)主變壓器。

3.1.2變壓器容量的確定

（1）變電站在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照將來(lái)5-10年的規(guī)劃進(jìn)行負(fù)菏選擇，且結(jié)合將來(lái)10-20年負(fù)荷的發(fā)展情況。（2）若變電站重要性較大，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足其主變壓器停止工作后，備用變壓器的供給負(fù)荷能夠在允許時(shí)間內(nèi)滿足一類和二類的供電負(fù)荷;若是一般的變電站，當(dāng)主變壓器停止工作后，備用變壓器的負(fù)荷能力應(yīng)能夠達(dá)到全部供電的70%以上。

3.1.3主變壓器調(diào)壓方式的確定

通常變壓器的調(diào)壓方式有兩種：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓和有載調(diào)壓前者的調(diào)壓范圍較小，只在正負(fù)5%之內(nèi)，而后者的調(diào)壓范圍可以達(dá)到30%以內(nèi)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高如果變電站的供電負(fù)荷重要等級(jí)較高，應(yīng)采用有載調(diào)壓的方式。

3.2高壓斷路器的選擇

在正常情況下，斷路器可接通和斷開電路，又可以切斷短路故障電流，起著控制和保護(hù)電路的雙重作用，目前，斷路器按照滅弧介質(zhì)不同有油斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器和壓縮空氣斷路器等類型。斷路器的選擇應(yīng)符合以下原則：（1）工作可靠斷路器的拒動(dòng)和誤動(dòng)都會(huì)給變電站甚至整個(gè)電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重災(zāi)難;（2）斷路器的滅弧性能、熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性都要足夠強(qiáng)大;（3）動(dòng)作快速，縮短電力網(wǎng)的故障時(shí)間和減少對(duì)電氣設(shè)備的傷害;（4）有自動(dòng)重合閘的功能，因?yàn)檩旊娋€路很多故障是臨時(shí)性的，不需要長(zhǎng)時(shí)間被切斷;（5）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，成本要合理目前，六氟化硫斷路器以其開斷能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)和絕緣水平高等優(yōu)點(diǎn)得到了最為廣泛的應(yīng)用。

3.3電纜線材的選擇

電纜作為傳輸電力的工具，它的各方面的性能對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作影響很大。目前最為常見的電纜線材都是由銅和鋁制作的。銅具有電阻率低、強(qiáng)度大、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格較高，只是被應(yīng)用在持續(xù)工作電流大、對(duì)鋁制品有腐蝕性的位置、鋁的電阻率雖然是銅的2倍左右，但由于其價(jià)格低、密度小等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛使用。此外，線材類型的選擇和它的用途、鋪設(shè)方式等因素有關(guān)例如，電壓大于110kv時(shí)宜采用單相充油電纜，電壓小于35kv時(shí)宜使用三相鋁芯電纜如果線材要被埋在地下，應(yīng)使用鋼帶鎧裝電纜，如果被架在空中，可使用不滴流或塑料電纜。一般來(lái)說(shuō)，配電裝置的匯流母線和較短導(dǎo)體所用線材的截面積是根據(jù)長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流進(jìn)行選擇，而其他地方所用電纜線材可根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度公式來(lái)選擇。按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇線材可使線材造成的電能損耗費(fèi)、投資、折舊等費(fèi)用最為經(jīng)濟(jì)。

2.4互感器的選擇

電流互感器除了要符合一次回路的額定電壓、電流以及最大負(fù)荷電流的動(dòng)熱穩(wěn)定性要求之外，還應(yīng)符合二次回路中測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置（10%的誤差曲線）以及自動(dòng)裝置的準(zhǔn)確度等要求電流互感器根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同分為很多類，目前油浸式是各種電壓等級(jí)中最常用的類型。電壓互感器的選擇除了要符合與電流互感器一樣的要求外，還要滿足其一次側(cè)的額定電壓應(yīng)不小于安裝點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓、此外，電壓互感器的具體類型和二次接線方式應(yīng)根據(jù)具體用途和二次負(fù)荷的性質(zhì)來(lái)具體判斷。

2.5隔離開關(guān)的選擇

隔離開關(guān)的實(shí)際意義就是將需要檢修的電氣設(shè)備與電源進(jìn)行永久隔離，從而變電站可以安全運(yùn)行，隔離開關(guān)不僅可以切斷正在運(yùn)行的電路還可以切斷一些微小電流的電路。隔離開關(guān)在變電站中的應(yīng)用主要有水平開啟式隔離開關(guān)與垂直伸縮式隔離開關(guān)，具體在變電站中選用哪種隔離開關(guān)應(yīng)該根據(jù)配電裝置隔離開關(guān)兩頭導(dǎo)線所處的位置確定。與傳統(tǒng)的隔離開關(guān)不同，如今的隔離開關(guān)已經(jīng)摒棄了早期的手動(dòng)開關(guān)，逐漸升級(jí)為遠(yuǎn)方操作的模式。在以往的操作過(guò)程中，操作機(jī)構(gòu)都是施工現(xiàn)場(chǎng)利用抱箍件固定在混凝土支架上。在選擇隔離開關(guān)的過(guò)程中，工作人員應(yīng)該優(yōu)先選用帶鋼支架的隔離開關(guān)，因?yàn)閹т撝Ъ艿母綦x開關(guān)具有很高的耐腐蝕性，能夠更好地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)固，從而降低了勞動(dòng)的成本。

3 結(jié)語(yǔ)

主要電氣設(shè)備的選擇是變電站一次設(shè)計(jì)的核心和基礎(chǔ)。因?yàn)殡姎庠O(shè)備選擇的是否正確不但影響了變電站建設(shè)工程的質(zhì)量，更對(duì)變電站投入運(yùn)行后的穩(wěn)定性和靈活性起著至關(guān)重要的作用。因此，在變電站一次設(shè)計(jì)中，既要充分考慮符合相關(guān)設(shè)計(jì)理論，做到因地制宜，更要著重做好有關(guān)電氣設(shè)備的選擇，以保證變電站的平穩(wěn)和長(zhǎng)期運(yùn)行。

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