電力系統接線設計原則和電氣一次設計技術要點研究

甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司 王 斌

電力系統是社會穩步生產、人們安定生活的基礎，隨著科技水平的進步與不斷的發展對供電系統提出了全新的要求，要求更加全面且穩定的系統，因此必須做好電力系統設計工作。當前我國電力系統存在的問題主要是安全性不足、穩定性不夠，而且供電量無法滿足人們的需求。

研究顯示：在電力系統改造中，遵循接線設計原則合理改造，既保證了系統質量也保障了運行效率。電力企業目前對我國的發展以及國計民生都發揮著不可替代的重要作用，因此保障其穩定安全運行至關重要。

電已經滲透到人民日常生活的方方面面，是人們賴以生存的重要能源。因此，研究電力系統接線和電氣一次設計可以提升電力系統安全性，可以為人們提供最優質的的服務。基于此，文章簡述了電力系統接線設計原則，對電力系統高壓接線方式進行了比較分析，并探究了電力系統接線設計原則和電氣一次設計程序，文章最后對電氣一次設計技術要點開展了深入研究。

1 電力系統接線設計原則

電力系統是基礎，是維護人們用電安全的根本。從電力系統需要出發，科學選擇接線方式、做好對線路的搶修非常重要。因此，為了保證接線的有效性，必須遵循如下幾點原則：

第一，明確正常供電、提升電量的原則。保證接線安全、穩定是電力系統接線的基本準則，可以降低故障發生幾率。在選擇接線形式中，必須保證接線安全，而且要分析電能質量、供電連續性，以降低因質量問題引發的故障發生幾率。

第二，靈活性與方便性原則。在接線設計中，為了保證設計的可靠性，必須根據接線情況，合理調整接線方式。另外，還必須加強接線設計與接線維護的關系，以在發生故障后可以第一時間開展維護，以降低停電時間，減少停電對用戶造成的不利影響。

第三，經濟性原則。經濟性原則即以整個電力系統為基礎，確立價值導向，在不增加成本的基礎上完成接線，保證人們的正常用電。亦或者保持功能不變，通過縮短接線成本達到提升系統接線價值的目的。

第四，可擴展性原則。接線設計要立足長遠發展，在綜合主接線的基礎上開展優化，并做好對分期階段的深入解讀，并逐步的擴展，以保持電力系統的穩定運行。

第六，立足長遠的原則。在主接線的設計中，要將電力系統日后升級、改造納入到考慮范圍中來。因此要著眼于長遠原則，明確電力系統的地位。無論是當前供電還是未來電力系統的改造，電力接線設計必須與之相適應[1]。

2 電力系統高壓接線方式比較

為保障和提升電力系統的穩定和安全，我們要以電力系統需求為主對高壓接線開展分析、比較。

2.1 線路—變壓器組接線

文章以110kV 變電站為例對電源接線進行深入研究，其中電源選擇“T”雙電源接線方式或一路接“T”一路與其他成網變電站聯絡。在高壓側主接線中，可以選用兩斷路器這一接線方式，它不僅可以優化工作流程，還能在最快時間內實現供電；其不足之處是如若高壓當中的一個電源失電時，都必須停1臺主變電器。這種接線方式可以應用于110kV變電站[2]。

2.2 單母線接線

單母線接線由主線和備用線組成。在高壓側選用單母線完成連接，在低壓側以2分段方式完成連接。選擇這一類連接方式可以保證電力系統的穩定運行，但缺陷也很明顯，主要表現為成本高、占地大。

2.3 內橋接線

在110kV 變電站接線中，高壓側以內橋接線為主，低壓側可以選用單母線，這一接線方式不僅可以實現設備利用率的最大化（四個回路只有三臺斷路器），而且發生線路故障還不會對主變壓器造成影響。雖然這一接線方式優點眾多，但也有一定的缺陷，比如一二次的操作復雜，變壓器一旦出現問題，與之相關的斷路器也無法正常工作。針對于此，文章建議在高壓線路操作平凡的城網變電站中應用這一接線方式。

3 電力系統接線設計原則和電氣一次設計程序

電力主線是整個電力系統的關鍵部分，是整個電廠電氣的主體結構，同時對電力系統安全、可靠、靈活運行有著直接的影響，同時還決定著電器選擇、繼電保護裝置、配電裝置等，因此必須依照程序開展：

電力系統接線原則、電氣一次設計發電原理是整個電力系統主線設計的基礎，即以電力系統工程建設為標準，將其分為三大階段，分別為初步設計階段、系統技術設計階段、電力系統施工設計階段。在階段中，電力系統任務有所區別，其深度與廣度也體現了很大的不同，電氣系統和電氣設計總設計思路基本一致；在電力系統主接線方案的設計中，必須明確好電力系統接線設計原則和電氣一次設計任務書的具體要求，通過分析電力系統主接線電壓等級、變壓器臺數確定最終的方案。

注重民族習慣中的法，即“民族精神”，這個觀點與研究方法雖然最初由以薩維尼為代表的歷史法學派所首創，但在現代中國法學界，也已有類似觀點，例如以蘇力為代表的法的“本土資源”學說。我們認為，兩者在本質上并無差別，我們無須糾纏于概念上的辨析，而更重要的是通過對歷史上法制改革的成敗得失之分析，立足現實情況來進行徹底的反思，避免重蹈曾經的彎路。正如有學者所指出的：“于是可以回到最初的那個問題：民族精神、本土資源、中國國情……這些詞語有什么關系？坦率地說，糾纏于詞語沒有意義，關鍵在于各人‘六經注我’的態度：是認真對待它，還是把它當作達成某種目的的借口。”[7]

編制工程概算是電力系統主接線工程設計的重要一環，無論處于哪個設計階段，電力系統主接線概算都發揮著重要作用。它不僅反映了電力系統主接線工程設計經濟性與可靠性的關系，而且是電力系統主接線明確條件、電力系統主接線處理與其相關利益關系的基礎。在電力系統主接線概算編制中，必須按照電力系統主接線設計圖紙進行[3]。

4 電氣一次性設計要點

電力企業的主要工作就是保證電力系統的平穩開展，所以做好對電力系統的深入研究非常重要，唯有如此才能保證電力系統的平穩開展，才能滿足人們用電需要，才能順應社會的經濟發展：

4.1 主變壓器的選擇

變壓器是發電廠和變電所的重要設備，也是保障電力系統安全運行的關鍵。如若變電站主變壓器數量或容量沒有達到要求，則會降低整個變電站的電力系統可靠性。根據城市規劃、負荷性質、電網結構等因素考慮其容量。對于重要變電所，要考慮主變電器停運時其他變壓器容量和負荷能力在允許時間內，而且滿足Ⅰ和Ⅱ類負荷供電。對普通變電站，在主變壓器停運情況下，其他變壓器容量符合要達到70%～80%。

文章通過調查變電所的運行情況發現:兩臺變壓器聯合運轉是主變電所的主要運行模式。在實際設計中，主變壓器不僅要滿足上述要求，而且還要平衡好未來變電站擴張的需要，以預留一定容量滿足變壓器的運行[4]。

4.2 斷路器種類和型式選擇

以滅弧為介質可以將斷路器分為四大類別：真空斷路器、壓縮空氣斷路器、油斷路器、六氟化硫斷路器。在電力行業的深入發展以及開關技術的不斷進步下，真空斷路器和六氟化硫斷路器被廣泛應用到了變電站中。一般情況下，電網容量小則要選擇真空斷路器，因為它具有滅弧迅速、觸頭壽命長的優點。另外，小型的發電站屋內配電裝置也會選擇SN 型號的斷路器，采取縱橫氣吹和機械油吹聯合這一結構。

4.3 電流互感器和電壓互感器配置

在選擇電流互感器的過程中，要以產品情況、產品使用條件為基礎，進行科學選擇。如6～20kV的配電表可以選擇瓷絕緣和樹脂澆筑這兩種形式的互感器，電壓在35kV 或者以上的配電表有兩種選擇模式，分別為油浸式和瓷箱式，如若條件允許樹脂絕緣結構的互感器是最佳的選擇，另外在35～110kV 范圍內的配電器則要選擇油浸式；配電裝置達到220kV，如若等級和容量均可以滿足實際情況，電容式互感器是最好的選擇。在檢查或監視一次回路單相接地的時候，有三相五柱式或第三繞組單相電壓互感器這兩種選擇[5]。

4.4 避雷器的選擇

為了讓整個電力系統處于安全運行狀態，在接線設計之初必須考慮到雷電因素、接線規模，然后設計防雷接地措施。每一段母線必須配備一組避雷器。在三線圈的變壓器設計中，為了避免因靜電感應對低壓繞組造成危害，可以在低壓繞組端安裝避雷器，三角形繞組可以隨意安排，星形繞組則要安裝于中性點。

在自耦變壓器的設計中，一旦一側斷開，則會出現對絕緣產生危害的過電壓，所以要在自耦變壓器各側繞組上安裝好避雷器。如若整個接地系統采用的是中性點接地且變壓器也沒有運行，可以將避雷器安裝于中性點位置。如若中性點不接地，變壓器中性點在套管引出中可以選擇在中性點安裝避雷器。在變壓器中性點出現消弧線圈時，為了消除可能出現的電壓必須安裝避雷器。

4.5 電氣接地設計

在整個電氣一次設計中接地設計非常重要，如若沒有按照要求接地，輕則引發工作人員觸電、重則會造成人員的傷亡。因此做好接地設計非常重要。一般情況下，電氣一次設計接地設計分為接地線、接地體兩大部分，接地線以圓鋼為主，接地體以角鋼為主但必須提前做好削尖處理工作。在接地設計中，必須提前設計好保護接地、工作接地的電阻值計算。

4.6 電纜敷設

《電力工程電纜設計規范》是電線電纜安裝工作的基本要求，因此在安裝敷設中必須按照文件要求開展操作。在供電系統運行中，其運行質量、安全性、可靠性與電纜自身質量不僅有著直接的關系，而且電纜附件和線路施工也是影響供電系統正常運行的一大因素。因此，必須認真分析和統計電路故障，因為因施工、安裝等造成的故障問題比電纜自身質量因素造成的危害更大。

4.7 照明系統技術要點

照明系統是輔助電力系統開展的主要系統。在照明系統設計中，必須明確好各部門照明系統和工作照明系統，然后以規劃設計技術為準則，在安全通道、樓梯間等位置安裝照明設備，特別是在照明系統發生故障中斷服務時，可以為設備檢修提供光亮[6]。

5 結語

隨隨著時代的發展和前進，電力已經滲透到每家每戶，人們對電力的需求也在不斷的提升。因此電力系統的經濟性、可靠性、長遠性、便捷性、可拓展性等成為人們廣泛關注的焦點。近年來，基于用電情況，在積極研討合理的供電方案，并對輸電技術進行了大力研究和創新性的科學指導。

在供電過程中，電力系統的平穩運行非常重要，它不僅決定著電量供應量，而且關系著社會的發展、人們的安定生活。另外，電力系統的有效運行對國家安定、我國經濟的發展有著重要影響，因此必須做好電力系統的設計工作。

綜上所述，為保障電力系統的平穩有效運行，電力企業的首要工作便是確保電力系統的安全、穩定運行，加大對電力系統的研究與改造，必須遵循科學的接線原則，同時要做好一次設計要點的分析，唯有如此才能滿足電力系統要求，才能保證人們的用電量，才能推動電力系統的平穩運行。