變電站電氣工程設(shè)計(jì)的問題分析

馮程青

（安徽省珍寶島房地產(chǎn)有限公司，合肥 230000）

1 引言

人均耗電量日益增加的過程中，廣大人民群眾對(duì)我國電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量水平提出了更高的要求，變電站作為國家電網(wǎng)的重要組成部分。電網(wǎng)的安全是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是直接連接廣大電力用戶的社會(huì)公共服務(wù)平臺(tái)。加快建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、靈活可靠、經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代智能電網(wǎng)，進(jìn)一步提高我國電網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量和水平，為了全面建成現(xiàn)代化電網(wǎng)，提高可持續(xù)的電力保障，意義十分重大【1】。因此，電氣設(shè)計(jì)人員要本著：“技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系化、設(shè)計(jì)方案模塊化、設(shè)備選型規(guī)范化、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)化、工程造價(jià)合理化、運(yùn)行檢修精益化”的工作思路。電氣工程設(shè)計(jì)作為變電站內(nèi)容的重要組成部分，對(duì)高素養(yǎng)水平、創(chuàng)新型人才提出了更高的要求，積極探索電氣工程設(shè)計(jì)現(xiàn)存的系列發(fā)展性問題，提出相應(yīng)的問題應(yīng)對(duì)策略，強(qiáng)化提升電氣工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，出精品工程圖紙，推動(dòng)電氣工程行業(yè)的發(fā)展。

2 變電站一次設(shè)計(jì)的相關(guān)原則

電力事業(yè)運(yùn)行發(fā)展的整個(gè)過程中，變電站一次設(shè)計(jì)作為變電站電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要組成部分，對(duì)變電站的安全穩(wěn)定健康運(yùn)行有著關(guān)鍵性的影響和作用。結(jié)合實(shí)際生活可知，變電站一次設(shè)計(jì)的相關(guān)原則為：（1）以地區(qū)實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，明確變電站變電量要求，并以相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果為重要參考基礎(chǔ)，組織進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化工作，制定滿足地區(qū)變電量要求的變電站一次設(shè)計(jì)；（2）主接線方式的科學(xué)合理性是變電站一次設(shè)計(jì)的重要原則，相關(guān)人員組織進(jìn)行主接線方式選擇工作的過程中，不僅需要確保接線方式的可靠性，而且還需確保該種接線方式能夠更好地滿足變電站日常作業(yè)穩(wěn)定健康良好發(fā)展需要，具備較好的靈活性；（3）變電站總體建設(shè)面積應(yīng)當(dāng)?shù)玫娇茖W(xué)合理有效的管控，在滿足變電站運(yùn)行發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡可能縮小變電站總體建設(shè)面積，一定程度上對(duì)土地資源進(jìn)行充分有效利用；（4）在性能效用一致的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇小型設(shè)備；（5）保障提升電力系統(tǒng)整體的自動(dòng)化水平是變電站一次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性發(fā)展目標(biāo)，盡可能降低設(shè)備信息誤碼率、強(qiáng)化提升電力設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性也是變電站一次設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的內(nèi)容。

3 變電站一次設(shè)計(jì)期間存在的問題

結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況可知，基于多方因素的影響與作用，變電站一次設(shè)計(jì)期間不可避免地會(huì)出現(xiàn)多樣化問題，具體內(nèi)容包括以下3 方面。

3.1 主接線設(shè)計(jì)的相關(guān)問題

變電站一次設(shè)計(jì)工作開展實(shí)施的整個(gè)過程中，主接線設(shè)計(jì)工作的存在占據(jù)極其重要的地位。通常情形下，為滿足整個(gè)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行發(fā)展需要，相關(guān)人員通常會(huì)選擇較為復(fù)雜的主接線方式，復(fù)雜化主接線方式能夠滿足電網(wǎng)整體運(yùn)行發(fā)展需要，同時(shí)也會(huì)帶來相應(yīng)的問題，其中，電網(wǎng)整體維護(hù)成本較高的現(xiàn)象尤為顯著，給變電站的正常有效運(yùn)行帶來經(jīng)濟(jì)方面較大的壓力，一定程度上不利于變電站的順利運(yùn)行。結(jié)合實(shí)際可知，國內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)不斷上升發(fā)展的過程中，變電站運(yùn)行期間使用電氣設(shè)備數(shù)量隨之不斷增加，在一定程度上加劇了維護(hù)成本的顯著性和嚴(yán)峻性。

3.2 電氣設(shè)備選擇的問題

為滿足變電站電氣設(shè)計(jì)發(fā)展需要，設(shè)計(jì)人員需要考慮到電氣設(shè)備種類的多樣性，主要包括短路器、隔離開關(guān)、電流互感器、變壓器等。變電站一次設(shè)計(jì)工作實(shí)施的整個(gè)過程中，除考慮電網(wǎng)運(yùn)行需要的電氣設(shè)備之外，做好相應(yīng)的電氣設(shè)備選擇也顯得極為關(guān)鍵。受到人員專業(yè)化水平、事前準(zhǔn)備充分程度等多方面的影響，在電氣設(shè)備選擇方面也容易出現(xiàn)相關(guān)問題。一方面，設(shè)計(jì)人員事前未考慮到多方影響因素的情形下，容易出現(xiàn)電氣設(shè)備性能與短路電流相互沖突現(xiàn)象，降低了變電站一次設(shè)計(jì)整體的科學(xué)合理性；另一方面，設(shè)計(jì)人員未有效實(shí)施短路電流檢驗(yàn)工作，會(huì)增加電流計(jì)算結(jié)果的誤差率，影響電氣設(shè)備整體運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，降低了電氣設(shè)備的科學(xué)合理性。

3.3 變電站防雷設(shè)計(jì)問題

環(huán)境越發(fā)復(fù)雜多變，各類極端天氣出現(xiàn)頻次持續(xù)增加，為確保變電站始終處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)，降低各類極端天氣對(duì)變電站運(yùn)行質(zhì)量與安全帶來的不利影響，設(shè)計(jì)工作開展實(shí)施的整個(gè)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注意相應(yīng)的防雷設(shè)計(jì)工作，存在的防雷設(shè)計(jì)問題包括：（1）設(shè)計(jì)人員未做好事前各類準(zhǔn)備工作，對(duì)防雷設(shè)計(jì)的知悉了解程度不足，變電站整體防雷設(shè)計(jì)的專業(yè)化程度無法得到有效保障；（2）設(shè)計(jì)人員本身缺乏良好的防雷設(shè)計(jì)意識(shí)，組織進(jìn)行變電站一次設(shè)計(jì)工作時(shí)，未從防雷角度出發(fā)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，變電站一次設(shè)計(jì)的整體防雷效果有待進(jìn)一步強(qiáng)化。例如，接地設(shè)備選擇工作開展實(shí)施期間，設(shè)計(jì)人員未對(duì)接地設(shè)備的抗腐蝕性提出較高要求，一定程度上降低了接地設(shè)備的防雷效果，不利于變電站的安全有效運(yùn)行【2】。

4 變電站一次設(shè)計(jì)相關(guān)問題的應(yīng)對(duì)策略

為滿足變電站運(yùn)行發(fā)展需要，針對(duì)解決變電站一次設(shè)計(jì)存在的相關(guān)問題，提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。結(jié)合現(xiàn)實(shí)情形可知，變電站一次設(shè)計(jì)相關(guān)問題的應(yīng)對(duì)策略包括以下4 方面。

4.1 做好變電站電氣主接線設(shè)計(jì)工作

為切實(shí)做好相應(yīng)的電氣主接線設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在事前做好各類要素的調(diào)研工作，綜合考量變電站運(yùn)行期間各種影響因素，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的電氣主接線設(shè)計(jì)工作。通常情形下，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合電氣設(shè)備特點(diǎn)、出現(xiàn)數(shù)量、回路數(shù)等相關(guān)要素內(nèi)容，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作。進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)做好供電荷載的控制工作，在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，盡可能節(jié)約電能。當(dāng)前階段，單母線與雙母線相互結(jié)合的接線方式，能夠更好地滿足變電站運(yùn)行發(fā)展需要，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要做好開關(guān)實(shí)際安裝位置的合理化設(shè)計(jì)工作。斷路器安裝設(shè)計(jì)同樣是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，不僅需要結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展需要，部署斷路器安裝位置及安裝方式，還需要基于后期的檢修工作實(shí)施需要，通過短路器周邊檢修要點(diǎn)的設(shè)置，降低后續(xù)檢修作業(yè)工作實(shí)施難度【3】。

4.2 做好電氣設(shè)備選擇工作

電氣設(shè)備是整個(gè)變電站的核心內(nèi)容，對(duì)電網(wǎng)正常安全有效運(yùn)行有較大的影響與作用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)切實(shí)做好電氣設(shè)備選擇工作，為解決當(dāng)前階段存在的電氣設(shè)備選擇問題，需做好以下作業(yè)：（1）參考電氣設(shè)備選擇原則，實(shí)施相應(yīng)的電氣設(shè)備選擇工作，如節(jié)約土地資源，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)基于能夠滿足電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展需要的基礎(chǔ)之上，選擇占地面積最小的電氣設(shè)備；（2）基于強(qiáng)化提升電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，進(jìn)行電氣設(shè)備選擇工作，設(shè)計(jì)人員一般需要選擇高阻抗設(shè)備，該類電氣設(shè)備產(chǎn)品本身已經(jīng)呈現(xiàn)較為成熟的發(fā)展態(tài)勢(shì)，同時(shí)又具有較好的強(qiáng)化電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；（3）選擇總體安裝較為方便快捷的短路器，短路器是電氣設(shè)備的重要組成，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，不僅需要考慮電氣設(shè)備自身的性能效用情況，而且還需要考慮今后安裝的方便快捷性，盡可能選擇自然接地的方式完成相應(yīng)的接地設(shè)計(jì)工作。

4.3 做好變電站接地設(shè)計(jì)工作

切實(shí)做好變電站接地設(shè)計(jì)工作，解決變電站電氣設(shè)計(jì)存在的問題，強(qiáng)化提升變電站電氣設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性等。具體的設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)為：（1）以變電所為中心，做好相應(yīng)的布置工作，促使變電站接地設(shè)計(jì)工作井然有序、有條不紊地開展實(shí)施；（2）確保電氣設(shè)備均有一個(gè)點(diǎn)與接地體處于連接狀態(tài)，涉及的相關(guān)電氣設(shè)備主要包括高低壓配電室、變壓器等；（3）做好設(shè)計(jì)期間接地電阻的計(jì)算工作，一般情形下，接地電阻值應(yīng)當(dāng)滿足高壓小接地系統(tǒng)的保護(hù)需要；（4）依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)果可知，盡可能選擇自然接地的方式完成相應(yīng)的接地設(shè)計(jì)工作。

4.4 做好變電站防雷與照明設(shè)計(jì)工作

變電站通常處于空曠位置，雷電等極端天氣往往會(huì)產(chǎn)生較大的不利影響及作用，做好變電站一次設(shè)計(jì)中的防雷設(shè)計(jì)工作，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)內(nèi)容為：（1）設(shè)計(jì)人員進(jìn)行變電站一次設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)事前收集整理變電站防雷設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)，強(qiáng)化提升設(shè)計(jì)人員自身的防雷設(shè)計(jì)專業(yè)化水平；（2）進(jìn)行屋頂防雷保護(hù)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇鍍鋅扁鋼的接地方式，同時(shí)與主接地網(wǎng)建立有效連接，強(qiáng)化屋頂防雷保護(hù)的價(jià)值效用；（3）基于ATP-EMIP 對(duì)雷電侵入波的最大過電壓進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，并以相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果組織進(jìn)行相應(yīng)的水平防雷網(wǎng)絡(luò)部署工作，通過避雷器等設(shè)備的科學(xué)合理部署，強(qiáng)化提升防雷設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備保護(hù)；（4）做好相應(yīng)的照明設(shè)計(jì)工作，照明設(shè)計(jì)不光需要滿足日常照明需要，還需要滿足事故條件照明需求。

5 結(jié)語

綜上所述，變電站電氣一次設(shè)計(jì)工作的開展實(shí)施，占據(jù)極其重要的地位，其對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，乃至整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的良好發(fā)展都有較好的促進(jìn)作用，為滿足當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展需要，參照變電站電氣一次設(shè)計(jì)原則內(nèi)容，做好變電站電氣工程的系列化設(shè)計(jì)工作，分析其中存在的問題并予以妥善有效的處理與解決，具有極其重要的價(jià)值。