變電站改擴建中的變電一次設計探析

蔡田園

（國網江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司，江蘇 宿遷 223800）

一次方案是變電所改造工程中最重要的一項工作，它是變電所二次方案的依據，直接關系到變電所整體的運營與維修。隨著國家電力系統的不斷發展，在新的變電所中，必然會出現一些需要擴大變電所、需要進行變電所等問題[1]。在變電一次設計中，選擇合適的變電設備、確定主接線方式、確定主變壓器容量、選擇合適的開關設備類型、選擇合適的主變進線方式等是變電站改擴建中的變電一次設計工作。

1 變電站改擴建中變電一次設計原則

1.1 滿足實際需求

在變電站進行一次設計時，需要充分考慮其之后的維修與維護問題，所以應當充分考慮其實際需求，在進行設備選用時，應根據變電站的具體需求和運行情況來確定其方案[2]。在具體施工中，也要保證其方案的具體可行性和可靠性，保證其工作順利進行。所以在進行方案設計時，要充分地考慮到電氣設備結構和技術的特點，為變電站的一次設計工作提供充分保障。

1.2 優化設備選型

在變電所改擴建項目中，設備的選型是一個重要的環節，在進行設備的選擇時，要以變電站的具體情況為依據，確保所選的設備可以達到實際的運行需要。在選擇裝置時，應與變電所的具體條件相聯系，防止裝置的選擇與其實際操作相矛盾，保證裝置的穩定可靠[3]。為確保電力系統的正常運轉，應根據變電所工程的需要，對變電所工程進行合理的設計。在選擇變壓器時，應選用結構簡單，體積小，性能穩定，安裝方便的裝置。

1.3 降低設備成本

在對變電所進行改建時，應結合變電所的具體條件，盡量減少裝置費用，以確保變電所工程的順利實施。在進行裝備的設計時，應對裝備費用進行分析，并對有重大意義的裝備予以替換和升級，使裝備費用得到合理的控制。在設計階段，應根據實際情況，選用適當的型號，以減少購置的費用。

1.4 保證安全穩定

在進行一次變電站的改造時，為了確保改造項目的安全性，需要對整個改造項目進行一次完整的安全評價，確保改造項目不會在改造項目中產生任何的安全問題，從而對整個改造項目的正常運作產生不利的影響。為了保障變電站的穩定，需要在擴容的時候，對其內部的原始電力設施進行檢測和調試，以保證其可以正常運轉。

1.5 合理配置資源

在變電所改造工程中，必須對變電所改造工程進行合理的規劃，以保證變電所改造工程的順利進行。在項目實施過程中，要使各環節得到有效的協調和配合，以達到更好的效果。

在電力裝備的購置過程中，應根據具體的工作需要，合理地選用適合于變電所的裝備[4]。在裝備的裝配過程中，應按照各單位的要求來裝配裝備。在裝備的驗收階段，主要是對裝備的品質、功能等方面的考核。在人事配置上，應按照各單位的需要來做，以達到更好的工作效果。

2 新增電氣設備精確化選擇和校驗工作的處理方案

本文以500kV 平果線1 號主變增容改造工程為例，針對電網建設中新增電氣設備選擇和校驗工作中出現的問題，提出了解決方案。

2.1 新增電氣設備的精確化選擇

500kV 平果線1 號母線擴容改造，將35kV 的母線電壓等級升級為110kV，從而有效地改善了1 號母線的過負荷和過電壓的問題，使1 號母線的電力系統安全穩定。要使擴容項目能夠成功地投入使用，就必須對主變壓器有關的裝置進行準確的選型。按照《500kV及以下變電設備》（DL/T624-2008）的有關要求，對主變擴容、過載能力、短路電流計算、絕緣測試進行了檢驗。在500kV 平果線1 號主變電機組擴容過程中，對10kVGIS 裝置進行了絕緣配合及過載性能的測試。在驗收時，要求新建10kVGIS 裝置的裝機容量與1 號主變擴容時的裝機容量相匹配，以確保在增大負載時，不會出現過大的壓差。新建10kVGIS 裝置的選型應遵循以下幾個基本準則：能承載6 倍額定負載電流的最大過載容量；并能經受住同一電壓水平下，本裝置所發生的最大短路電流；如果短路電流大于6倍的設計值，則需要10 毫秒的時間進行動作和斷開。10kVGIS 設備選擇時，需要考慮以下幾個方面：10kVGIS 裝置的裝機容量應綜合考慮到變電所的抽頭裝機容量及主變出線區間個數。根據10kVGIS 裝置中變壓器線圈的構成和線圈的分布狀況，選用合適的10kVGIS 裝置。

2.2 新增設備選型和校驗的技術要求

按照《500kV 平果變增容改造工程技術規定》（下文簡稱《技術規定》），500kV 平果線1 號主變增容改造項目中，新增加的電力裝置的選擇和調試，應當符合下列技術相關規定的要求：新增的電力裝置，其電回路必須與原來的電回路有顯著差別；對新增的電器裝置，按《技術規定》中所列的校準項目及校準標準進行校準，符合有關的國家標準、規程；對新建的裝置，進行絕緣電阻、介質損耗系數、局部放電、機械性能等的測試。通過類型測試，才能使用；對新建的設備，使用帶有微型保護的開關，并在投運后，對其進行相關的性能測試。

3 變電站改擴建中的變電一次設計

3.1 選擇合適的變電設備

變電一次方案是一次方案的重要組成部分，它的優劣對以后的裝置選擇有很大的影響。變電裝置是變電所正常工作的根本，其性能的好壞直接關系到變電所的供電質量、安全與穩定。因此，在變電所改造工程中，選用適當的變壓器是最關鍵的一環。因為在建立一座新的變電站時，并不需要對原來的變電站進行任何的改造，因此，在進行一次變電一次設計的時候，設計人員可以將當地的電網中存在的各種裝置結合起來，并根據這些裝置的技術特性和經濟狀況，來選擇適當的變電裝置，從而使得新的變電站與原來的變電站相比，具有更高的技術水平和更好的經濟效果。對于新建成的變電所來說，在對設備的選型上，應該選擇智能化程度高，自動化程度高，可靠性高，容易維護，維修方便，使用壽命長的設備。如智能開關及監控系統、智能化開關柜等，其體積小，占地面積小，既可大幅減少建設及運營費用，又可提升工作效率[5]。比如，智能開關和監測系統，其特點是具備智能調整的能力，能夠自動完成母線過流保護和變壓器過載保護；智能開關箱具備智能調整功能，能夠對節點電壓進行自動調整與分布；同時，該智能開關及監視系統還具備遙控監視的能力，能夠對裝置的運行狀況進行監視與記錄；采用了智能化的開關及監測系統，實現了對故障的自動預警等。

表1 充電機輸出電流紋波峰峰值

3.2 確定主接線方式

主接線方式是指變電站在運行過程中的主要接線方式，不同的主接線方式具有不同的特點和功能，在變電站改擴建中的設計人員需要根據實際情況來確定主接線方式。在進行一次變電站的改擴建時，應該先對整個變電站的基礎狀況展開一次全面的調查，然后再以此為依據來決定是否需要保留原有變電站，如果有需要，就應該盡量將其保留下來。在僅需更換一部分變壓器的條件下，可以采用單母線段和雙母線段兩種形式，也可以視實際情況選擇兩種形式的結合。對于改擴建的變電所，可以在原有變電所的基礎上，將原有的變電所拆掉，再建立一個新的變電所，然后按照新的變電所來決定其主要接線方法。在選擇主接線方式時，要綜合考慮對整體電網的影響、對新變電站供電可靠性的影響、對擴建項目電力生產調度的影響、對擴建項目電能測量工作的影響等，從而可以選擇出一種合理、高效的主接線方式。

圖1 設計流程

3.3 確定主變壓器容量

在變電所改造項目中，主變的選型是一個非常關鍵的環節，它的選型關系到變電所整體的供電能力。在確定主變容量時，應全面考量：主變在整個電網中所扮演的角色；各變電所的總體負載狀況；各變電所的電力系統組成狀況；擴展后的變電所所能提供的電力的真實長度。在對主變壓器的容量進行決定的時候，要以系統中的負載情況為依據，比如用電設備數量、用電量、用電設備類型等，來對變電站的總負載進行確定。之后，再以總負載為依據，來計算出系統中所需使用到的變壓器臺數，最終以此為依據，以實際情況為依據，來選擇適合于主變壓器的容量。比如，在一個變電站中，它需要將一個容量為10KV/380V/220V的主變壓器替換成一個容量為50KVA/220V/110V 的主變壓器，在進行擴充之前，要先將需要使用的主變容量給確定出來，之后才能根據主變的容量來選擇一個適合于它的容量。此外，由于工程擴大后，還會產生一定的新的負載，因此要針對不同的條件，選用不同的主變。以一座變電所為例，在進行擴容時，需新增50kVA、220V、110V 功率的變電所。

3.4 選擇合適的開關設備類型

在新的變電所中，如果一次設計沒有考慮到擴建的需求，則必須將開關設備類型進行重新選擇。但是，當變電所進行改造時，若舊的變電所已達不到運行的要求，就必須對其進行改造。需要注意的問題有：在切換裝置發生故障的情況下，切換裝置能起到對其它裝置的保護作用；當某一段線路發生故障時，可以通過開關設備來保護其他線路。

3.5 選擇合適的主變進線方式

變電站改擴建中，主變壓器的進線方式有兩種，即一次側進線和二次側進線。

一次側進線是將主變一次側線圈直接連接到主變高壓側開關的出線上，該方法較為普遍，在新建的變電站中使用較多。但是在變電站改擴建過程中，有必要將二次側進線方式應用到變電站的改擴建過程中。為了防止變電所改造時產生問題，必須對多種進線形式進行綜合分析、對比，從而根據實際情況，選取最合適的進線形式。主變電源的進線形式的選取，除了要綜合考慮主變電源的容量及布置形式外，還要綜合考慮主變電源的安裝位置及工作模式。此外，還應考慮進線方式對變電站改擴建工作的影響，若進線方式會影響到二次設備的運行和維護等問題，則要結合具體情況，進行適當的進線方式。在不影響施工的情況下，可以采取傳統的進線方法。

4 結語

在目前的國家電力系統中，需要對變電所進行改造。在進行變電所改建和擴建時，應根據變電所的特性，選取適當的一次配電系統。比如，在擴建變電站方面，因為其設備容量大、對供電可靠性要求高，因此應該選擇運行可靠性較高、供電容量大、技術性能較好的設備。而在新建變電站方面，因為其設備容量小、對供電可靠性要求低，所以應該選擇技術性能較好、運行可靠性較高的設備。另外，還要根據所擴建的變電站的特性，對其一次設計方案進行合理的選取，與此同時，還應該針對擴建與新建的變電站的具體情況，來對變電一次設計方案進行合理的選擇。