淺談變電站電氣一次設計及其策略

王曉婷

摘要：變電站的設計是電網建設中最重要的一個環節，電氣一次設計的質量決定著變電站運行性能和服務性能。隨著社會經濟的發展，人們的生活水平有了很大的提升，對于電力的需求也越來越高。因此，為了提升變電站的運行性能及服務性能，以滿足日益增長的電力需求，需不斷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，服務性能

一、電氣一次設計應用現狀分析

如果沒有充分考慮環境因素，變電站的電氣一次設計就會出現遇到一些不合理的問題，例如變電站所處區域是否會受到周遭環境的影響，這些環境因素可能會對機械設備帶來損耗，造成后期的維護不便，例如空氣干燥，空氣濕潤等等，都會對電氣設備帶來安全隱患，環境中包含著許多會對變電設備造成安全隱患的要素，考慮到電氣設備的特殊性，往往一個部位發生故障，其所帶來的影響是聯動的，因為這些電氣設備的接口所連接的線路，往往會交叉分布在一起，如果一個線路在供電過程中突發短路，出現高溫燒毀的情況，很有可能在設備內部造成電壓負載的情況，給其他的設備帶來同樣的破壞，線路短路問題，不僅僅可能是因為供電壓力大，或是本身絕緣性能的不足，環境所帶來的外界因素的影響也很重要，例如變電站所處的位置屬于多發雷區，雷擊往往能造成整個電氣系統的直接癱瘓，這些都是在變電站建設工程中，需要站在長遠角度去考慮的問題。

環境因素涉及到變電站電氣一次設計中的電氣平面布置的方案，根據不同的場地設置，需要靈活應用不同的解決方案，環境因素是整體變電站一次設計的第一考慮問題，因為不同的方案決定了不同的消防措施，以及電器容室與二次設備室根據垂直或者水平方向方志，牽扯到了與其相關的其他設備之間的安裝位置，電氣設備與自動化計算機系統很有可能因為考慮不當而受到干擾。

目前應用在變電站的相關設備在技術層面還存在著一定的滯后性，不能有效適應工業自動化的發展，相關部門對變電站用電設備沒有給予足夠的重視，致使用電設備無法及時得到更新和維護，對電力生產的正常運行造成了一定的影響。

在變電站的現實規劃中，首先，需根據實際情況，設計靈活可靠的電氣主接線，在一定程度上提高變電站的供電性能。其次，需充分考慮環境因素對電氣設備的影響，選擇合適的電氣設備。如在變壓器選擇中，應根據電力負荷需求，遵守國家及行業的相關規程規范，選擇滿足需求，性能良好的優質變壓器，以保障供電的可靠性。

二、變電站電氣一次設計中存在的問題

2.1防雷設計

防雷設計對于整個變電站的安全運行是非常必要的。因此，根據當地變電站的地理環境和氣候條件，進行科學的防雷接地設計，能夠有效地防止變電站雷擊造成的設備損壞和保障人員安全。

雷擊類型可分為感應雷與直擊雷，兩者對于變電站帶來的損壞不同，直擊雷可以采取避雷針，避雷線以及接地線來進行防護，將直擊雷形成時的高電壓，通過主地網進行分散，以此來降低電壓對設備造成的破壞程度，主地網有兩種設計方式，一種為水平接地體，另一種為垂直接地體，提升電壓傳導過程中線路之間的電阻性能，接地電阻在水平接地體上可以選擇紫銅棒，垂直接地體可以選擇角鋼，通過合理地安排位置進行設計，可以讓電壓更好的泄流。

而感應雷對變電設備的損耗方式不一樣，直擊雷重點在于對設備直接進行損壞，破壞方式比較直接，而感應雷則是本身帶有強力的高電壓，重點針對線路之間以及設備內部進行破壞，為此可以在設備之間的間隙處安裝避雷器，當感應雷形成高電壓的時候，避雷器可以降低電壓的幅值，提升變電設備的沖擊耐壓值，從而起到保障設備正常運行的作用。

三、變電站電氣一次設計優化措施

3.1變電設備的選型

1.在變壓器選型過程中應考慮到設備的實際用電需求和供電參數，結合變電站地理位置的實際情況進行分析，合理選擇變壓器的安裝位置以及與其他適用設備的配置，防止不同電氣設備之間造成影響，嚴格遵守電力系統的使用規章制度，認真測試設備的絕緣性能是否符合標準要求，根據輸電容量數據進行變壓器的安裝規劃，將供電線路納入分析范圍，仔細分析后再進行變壓器的型號選擇。

2.互感器的選型也很重要，其作用原理與變壓器相同，可以將高電壓轉換為低電壓，方便繼電器保護裝置的使用，同時在設備運行過程中，如

果出現故障，還能馬上起到保護作用，互感器重點的應用方向在于設備之間的隔離，以避免互相影響，關于電流互感器的選型，要根據目前變電設備的使用功率來衡量標準，例如互感器的額定電壓存在著等級之分，其一次線圈定電流與二次線圈定電流之間存在著差異性，可以根據這點設計電流變流比，電流互感器的選型要著重考慮到變電站所處的環境影響。

3.線路的選型也十分關鍵，電力電纜用于輸送電能，其絕緣材料的應用效果如何，直接決定了其可承受電能的功率大小如何，電纜的絕緣性能不同，所應用的材料也不同，例如油浸紙絕緣電力電纜與橡膠絕緣電力電纜，后者的絕緣性能明顯優于前者。

線芯是電纜中的導電部分，也是輸送電力的關鍵部分，絕緣材質可以將不同向的線芯在電氣中分離開來，以起到保護線芯受到外界干擾的作用，在關于電力電纜的選型上，首先應當考慮不同途徑應用的電力電纜，應當根據敷設條件進行相關配置，例如低電壓的變電設備負荷流量大，首先應當預防高溫情況的出現，就應該根據這條標準來進行電力電纜的截面大小的選擇。

3.2優化主接線

根據電力輸送的大小不同，電氣主接線的布線情況要設計出足夠靈活的方案，以保障線路輸電過程中可以適應不同的運行狀態，在一次電氣設計中，主接線的設計常常會在可靠性與經濟性之間發生矛盾，對此需要考慮到經濟效益以及主接線帶來的能源損耗，目前變電站的主接線主要包括三個環節：電源，母線，饋線。

目前大多變電站主接線，在電源的分配上，母線起到了聚集以及分配各路電能的作用，這樣的設計讓設備之間的接線線路更加清晰，而且有利于以主接線為基礎去為擴展布線面積，但過幅的使用母線擔任中間環節，主接線以外的線路增加以后，所需要的變電設備也會隨之增加，發生故障的可能性也會大大提高，為此可以采取無匯流母線的主接線設計，無匯流母線的設計適用于擴建需求小的變電站，其優點在于主接線所使用的電氣開關不需要太多，饋線之間的回路少，對于主接線的管理而言十分方便。

3.3優化防雷設計

為了預防直擊雷，在一次電氣設計過程中，要在變電站外部首先布置防雷裝置，在變電站高處設置防雷帶以及避雷針，防雷帶的材料選擇考研采用帶有鍍鋅涂層的扁鋼，一般為常使用信號就可以，防雷帶與避雷針的設計考慮不同，防雷帶較為整體，設計也更加復雜，技術核心在于防雷帶要與主接地網線之間的連接是否做好。

對于雷電造成的高電壓做好系統保護，感應雷的破壞主要是針對設備內部以及線路之間，為了避免雷電波的侵入，可以在一次電氣設計過程中，在母線的位置設置避雷裝置，例如在母線主變端引出線的部位安裝避雷裝置，可以保障雷電波侵入時候母線不受到電壓干擾，一般的電氣一次設計中主要采用的線路接地方式為水平接地體，并且裝置接地極保障出線安全運行，對于線路之間的保護，還可以在主接地線的部位設計一條角鋼作為垂向地極，讓角鋼起到電氣設備下引線的作用，為此可以將接地線敷設的位置選擇在變電站的外部，并且將起到下引線作用的角鋼進行埋地處理，這樣當感應雷的雷電波侵入設備內部時，角鋼會將電壓引入變電站外部地下，從而起到防雷作用。

參考文獻：

[1]王成明.變電站電氣一次設計優化策略[J].中國設備工程，2020（10）：187-188.

[2]雷艷娜.220kV變申站一次系統優化設計分析[J]科技經濟導刊，2019.27（35）：51.

[3]魯祥鳳.變電站電氣工程設計的問題分析[J]集成電路應用，2019.36（12）：60-61.

[4]李巍.變電站電氣一次設計探討[J].中國新通信，2019.21（08）：151-152.

[5]尹卓文，喬麗麗.變電站電氣一次設計現狀及改善對策J科技創新導報2018.15（33）：41-43.

[6]丁倩.變電站電氣一次設計軟件的開發[D]北京：華北電力大學，2014.