變電站改擴建中的變電一次設計研究

朱曉峰

摘要：如今隨著我國經濟社會的快速發展，一方面對于電力的需求正在不斷增長，另一方面，資源短缺的形勢也要求其供電效率的不斷提升。而想要滿足當前供電需要日益增長的要求，就必須對變電站擴建、改建過程中的變電一次設計加強重視。對此，本文首先對變電一次設計的重要性進行了研究;其次又對其設計原則以及主要步驟進行了簡單的介紹;最后，對變電站改擴建當中的變電一次設計進行了具體的探究，以此來為廣大的電力工作者提供參考與借鑒，從而促進我國電力行業的不斷發展。

關鍵詞：變電站;改擴建;變電一次設計研究[1]

引言：

在當前電力需求快速發展的時代背景之下，我國部分變電站卻存在著設備運行時間長、網絡結構不合理、供電能力下降、設施設備老化等問題。這些問題的出現，使得我國一部分地區在用電高峰季節，往往會面臨著電力難以持續穩定，電力供應困難的局面，給其當地居民的正常生活以及社會經濟的正常生產造成了很大的影響，而這也使得變電站擴建、改建成為必然。

一、變電一次設計的重要性分析探究

變電所設計包括電氣設備在內的主線以及所有系統的設計，就設計范圍來看，可以將其大致分為三個大的方面：一是變電站主接線的選擇、二是電氣設備的選擇、三是電氣設備的布置，這些設計對于整個變電站的正常運行有著相當重要的作用。所以只有設計過程中，確保整個設計環節的科學、合理、精細以及實用是相當關鍵的。就當前電力行業的環境來看，其市場競爭變得日益激烈，這也使得許多變電站企業不得不做出相應的改變來迎接市場經濟環境下所帶來的挑戰。而只有不斷提升設計的科學性與實際的工作效率，才能使變電站供電穩定性以及經濟效益得到最大程度上的保障，才能促進企業在激烈的市場競爭環境中占據有利的地位，促進其未來的可持續發展，因此，變電站一次設計與企業的生存息息相關，而只有對各種電力安全隱患加強研究，尋求更多有效的解決辦法，才是當前電力企業應對市場競爭的最佳回應方式。

二、變電站改擴建中變電一次設計的原則

近些年來，隨著我國社會經濟的不斷發展，無論是日常生活用電還是工業生產用電，其需求量正在以非常快的速度增長。而想要滿足當前居民用電、工業生產用電的要求，確保電力的持續穩定供應，就必須加強對變電所工程的建設。對于變電所擴改建工程來說，其主設計主要包括系統的一次專業知識與線路的規劃。就其內部流程來看，是十分復雜的，尤其是在間隔確認部分，需要做到盡可能地少或者是不進行間隔調試。對于線路的要求是：需要盡可能地確保很多或者沒有交叉，只有這樣才能有效避免因工程量隨機增加而出現的一些安全隱患。下面是對變電站改擴建當中，變電一次設計規范以及原則的具體敘述：

（一）在進行設計的過程中，需要對整個變電站設備的運行狀、運行周期、主接線方式、預設計做到全面而詳細的了解，在此基礎之上進行前期的集資，以此為根據對變電站的運行狀態以及供電負荷的具體內容進行確定。

（二）對于特定位置的新出口間隔，在設計過程中需要基于變電站之前預先設定的時間間隔對其位置進行具體的規劃，并有計劃地擴展路徑線

路，之后才能采取全面的驗證與認證，當出現有雙路勃起的情況時，需要始終基于訂單的安排來做修繕。

（三）在上述相關規范與守則的要求之下，還需要對每一臺設備的間隔距離實行集中鎖緊，并且還需要及時地對電氣主體接線圖以及總平面圖的數據進行相關修復。同時在設計過程中，其數據以及相關參數需要嚴格的計算，比如最大負荷、變電站系統阻抗、以及母線交叉電源等。

三、改擴建變電站變電一次設計的主要步驟

對改擴建變電站中變電一次設計的步驟進行研究，對于提升電力企業的經濟效益、提升企業的市場競爭力、促進我國電力行業的不斷發展都有著非常重要的意義。其設計的主要步驟具體如下：

（一）在進行設計之前，需要對變電站周圍的環境進行深入的勘察與了解，并對其整個的電力系統、相關的設備、線路等進行詳細的了解，只有在對整個變電站電力系統以及其運行狀態實現充分的了解，并基于調查結果進行精確的分析之后，才能開始正式的設計工作。只有這樣，在做好前期調查準備工作之后，才能確保最終的設計方案滿足其工程改擴建的要求，才能對整個工程的資源實現最優化的配置，從而確保其變電站能夠長久地安全、穩定運行。

（二）在對主線路進行設計時，需要對具體的輸送容量實現科學的計算，并始終確保整個主接線設計方案的科學性。待其方案設計完成之后，還需要進行一系列的審核，對其中的一些不足以及所存在的安全隱患做到及時發現、及時處理，從而使其整個的方案設計實現最優。

（三）在對具體的改建、擴建方案進行設計前，需要對其電路的斷電情況進行詳細的分析與論證，并正確認識電路短路現象的危害性，確保能夠始終為供電系統提供更為良好的運行環境。此外，在保障整個變電站供電穩定的同時，還需要對其運營成本、經濟效益進行綜合的考慮，做到社會效益與經濟效益的統一。

（四）對于不同的變電一次設計方案，需要進行綜合的比較，尤其需要對其科學性以及可行性做客觀地分析，確保其方案的選擇能夠為變電站提供更為安全可靠的保障。此外，對于企業資源還需要實現合理的配置，爭取以最低的成本來達到經濟效益的最大化，從而不斷提升電力企業在市場競爭當中的競爭力。

四、變電一次設計具體探究

（一）電氣主接線設計的大致流程

設計師在對電氣主接線進行設計的過程中，需要提前了解改擴建變電站的實際環境情況，并對其電壓狀態以及設備的狀態進行具體的分析，從而提高整個方案的針對性以及嚴謹性。在設計時，需要對電機容量進行精

密且科學的計算，并對主接線的具體形式進行確認。同時，還需要不斷進行試驗分析、層層把關，以此來不斷提升主接線設計方案的精確性，有效防止一些安全隱患的發生。在試驗過程中，需要通過不斷的試驗對限制短路電路進行判斷，達到對整個供電系統實現全面保護以及實時保護的效果，不斷促進資源的優化配置。在設計時，往往還會面臨著一些不確定性的因素，所以對于設計人員來說，除了需要對整個變電站情況做到充分了解以外，還應當不斷提升自己的設計能力以及增強自己的專業知識。只有這樣，才能對整體的設計效果實現強化。

（二）防雷設計

在變電站改擴建設計當中，防雷設計是非常有必要的，否則很難滿足擴建新工程的需要。而防雷設計也有著很多的規范與要求，具體可以分為以下兩大方面：一是直擊雷的保護。通常在變電站中，其許多的配電裝置以及相關設備基本上都是安裝在戶外，直接裸露在環境當中的，所以往往需要通過戶外避雷針來達到對直擊雷的保護效果。在避雷帶中，想要提升對直擊雷的防護能力，應當選擇熱鍍鋅扁鋼來作為防護材料。二是過壓保護，一般在變電站設計過程中，往往為了避免雷電波過電壓對線路造成長期的侵蝕，會在其母線上或者是進線上安裝一些避雷器，這樣才能實現對整個線路的過壓保護。除此之外，在變壓器中性點加裝避雷器也同樣能夠實現線路的過壓保護，具體該如何設計，需要基于實際情況來進行選擇。

（三）接地裝置引下線設計

一般來說，接地裝置引下線設計同樣有著一定的要求，因為在設計過程中不僅需要對熱穩定性進行考慮，而且還需要對引下線的使用壽命、輻射情況等進行綜合的考量。雖然對于其具體的數量并沒有要求，但是在變電站改擴建過程中，往往還是需要基于實際的情況來選擇適當的引下線數量。從實際情況來看，無論是雷電過電壓、操作過電壓、以及線路短路的情況，都會對整個的線路系統產生一些直接的影響，情況嚴重的，甚至還可能引發保護誤動或者絕緣子擊穿等事故的發生。而接地下引線的方式，則能對上述情況起到一種抗干擾的效果。在對地下引線進行設計時，往往需要提前對設備進行基礎形式的分類，如果是獨立基礎形式，則地下引線的設計應當為雙接地的方式;如果是三相何用基礎，則地下線的設計應當采用每個基礎部分雙基地的形式，這樣才能確保每個設備的安全，并有效避免雷電、短路等情況的發生。同時，接地裝置引下線設計還能起到節約鋼材、降低施工難度的作用。

（四）接地材料的選擇

在變電站改擴建工程當中，由于容量的擴大，所以對于其節點裝置的安全運行有了更高的要求。我國大多數的變電站，其接地裝置當中所采用的材料通常為碳鋼，這種材料往往在長時間使用之后會出現腐蝕的現象，因此其物理性質會逐漸變得脆弱，嚴重的還會出現起層以及斷裂的情況，而這就會對整個工程的擴建造成很大的影響。并且由于在耐久性上存在著缺陷，所以在一定程度上也會導致工程量以及維修成本的增加。而對于這種情況，在對其接地裝置的材料進行選擇的過程中，我國的相關從業人員應當積極借鑒一些發達國家的經驗與做法。目前，一部分的發達國家已經在接地材料的選擇上使用了性能相較更好的銅材料，與碳鋼相比，銅材無論是導電性能、熱容量、還是耐腐蝕性都要高，唯一的劣勢就是價格要高很多。所以在對其接地裝置的材料進行選擇的過程中，設計人員需要經過綜合的考慮，結合變電站實際的情況來做出合理的選擇。如果變電站當地的土壤酸堿度、耐腐蝕性較高，或者是對于電氣設備的接地要求非常高，則應當可以考慮將銅材作為基地材料的選擇;如果現實情況相反，那么則可以適當地考慮使用碳鋼材料，從而達到節約成本的效果。

（五）照明系統設計

對于變電站的正常運行來說，其照明系統的設計也非常重要，因為需

要始終確保整個變電站廠房、機房等站點與部門的正常照明，使其即便遇到一些特殊的緊急情況，也能確保整個照明系統的正常運行不會受到太大影響。否則，一旦照明系統難以及時得到恢復，那么很可能會對整個電力企業帶來難以彌補的巨大損失。而在對變電站照明系統進行設計的過程中，則需要將其分為工作照明與故障照明兩個不同的系統進行設計，這樣就能確保在故障發生時，整個變電站的照明也不會受到非常大的影響。具體來說，工作照明系統也就是正常工作運轉下的照明，所以在設計時需要基于正常工作下的實際要求來進行設計、基于不同工作層面上的標準來進行設計，以此來確保真個變電站正常運行下的照明需求。而故障照明系統則是一種應急的照明系統，是專門應對故障情況下的設計。例如，如果在變電站出現運行中斷等其它故障的情況下，則故障照明系統就能滿足整個站點的照明需求，做到能夠對疏散通道、安全出口等關鍵點的照明，確保現場的工作人員都能夠安全得到撤離。同時，在對照明系統進行設計的過程中，還需要對整個變電站的經濟效益以及應急能力進行綜合的考慮，需要達到通過設計不斷對資源配置實現優化的效果，以此來保障整個變電站擴建工程正常開展。

此外，還應當將地面的一些特殊結構單元與變電站電氣設備連接起來，這樣就能在緊急情況發生時，有效避免人員出現觸電等安全事故，并且還能在一定程度上提升整個電氣設備運行的安全性。

（六）主變壓器的選擇

在對變電站改擴建過程中，需要對其變壓器的容量做到謹慎的選擇，需要將變壓器的實際用途以及相關的負載特性作為參考。一般情況下，變電站都會擁有兩個或者是兩個以上的主變壓器。所以當其中一個發生故障時，另外一個變壓器也能承擔相應的工作量。因此，在對主變壓器的主應用容量進行選擇時，通常不僅需要確保現場供電的可靠性，還應當滿足供電容量，并對其供電條件、運行方式以及負荷性能等進行綜合的考慮。除此之外，在對變電站進行改建、擴建過程中，還應當確保滿足其總工程的經濟技術指標控制，具體包括以下兩點：

（1）需要保證總荷載恒定，也就是當主變壓器因故障或其它情況停止運行時，另一個變壓器的總容量需要始終保持相應的供電容量。

（2）還需要始終科學、合理地對變壓器的制造能力進行限制。

五、結語

綜上所述，變電站作為整個電力系統當中重要的組成部分，對于我國電力的正常供應以及電力項目的正常運行都起著非常關鍵的作用。因此在其改建、擴建過程中，就不得不對其變電一次設計進行重視，否則就會嚴重影響到整個電網的正常配電，阻礙相關工業生產企業的正常生產，甚至還可能造成整個社會的經濟癱瘓。其中，尤其需要對主變壓器的選擇、防雷設計、引下線設計、以及接地材料的選擇進行重點關注，只有這樣，才能起到優化資源配置，提升我國電力企業競爭力的作用。

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