變電站電氣一次設計面臨的問題及改善對策

景延德 阿地力江·努爾買買提 阿卜力孜·阿卜杜熱伊木 張帆 侯金辰

摘要：隨著我國家家戶戶都能用到電，電網(wǎng)的普及也是迅速的，規(guī)模也慢慢變大，電力系統(tǒng)作為變電站的重要部分顯得尤為重要，變電站承擔著重要的角色，對變電站電氣的一次設計的正確性，影響了電力系統(tǒng)的運行速度與安全性，筆者分析變電站電氣一次設計，為變電站提供合理的分析結果。

關鍵詞：變電站;電氣;一次設計;問題;改善對策

引言

現(xiàn)階段我國已經(jīng)進入到了高速發(fā)展階段，對于電力供應的要求也是越來越高，電力供應的穩(wěn)定性能夠進一步促進我國經(jīng)濟的發(fā)展，通過對電網(wǎng)的完善能夠進一步滿足電力的內(nèi)需，在這個過程中，高壓變電站的數(shù)量也是越來越多。不過在變電站實際的應用過程中，還是有非常多的安全隱患，應當對這部分的安全隱患進行針對性的研究與分析。對于一次性設計進行完善與創(chuàng)新，對于現(xiàn)今的技術要進行積極地應用，才能夠進一步保證我國電力供應的穩(wěn)定。

1變電站電氣一次設計面臨的問題

1.1電氣設備的選擇

在變電站中包含多種電氣設備，所以在實際選擇過程中，要提高對短路電流計算的重視度，并且驗證多種運行方式時的不同短路電流值，這在一定程度上可以提升電氣設備的靈敏性、穩(wěn)定性和安全性，還可以推動電力企業(yè)的長足發(fā)展。如果在電氣設備正常使用過程中，未進行精準計算相應的短路電流，一旦出現(xiàn)短路的情況，將極大地危害電氣設備甚至損壞電氣設備，或者降低電氣設備的使用年限，進而會威脅整個電力系統(tǒng)的正常運行，造成安全隱患。

1.2不合理的主接線設計

在變電站設計時，一定要保障安全性和合理性。在電力系統(tǒng)中有較為復雜的接線形式，越復雜的接線形式對應的變電站的電氣設備就會越多，投資相對也越大。而在城市變電站設計時，應要結合城市的發(fā)展，對城市空間進行合理利用，從而保障其能夠安全穩(wěn)定運行。對于電力系統(tǒng)的維護方面，由于相關技術的落后和不完善，導致在一些較為復雜的接線中，難以做到全面維護，這在一定程度上會影響變電站電氣一次設計的發(fā)展。

2變電站電氣一次設計改善對策

2.1合理選擇電氣設備

在設計變電站電氣一次系統(tǒng)時，變電器、斷路器、變壓器等設備的選擇為重點內(nèi)容。其中變電器的選擇為主變壓器設計過程中的關鍵內(nèi)容。變電器的選擇即變電站主變的設計。例如：在110kV的變電站中，選擇主變過程應重點考慮到主變設備的冷卻功能，結合其運行過程外部環(huán)境、自身結構以及容量特點等綜合確定。同時，主變選擇環(huán)節(jié)還應確認設備是否存在無激磁調壓以及有載調壓，綜合電力系統(tǒng)對一次設備繞阻、接線以及相數(shù)等需求，確定出對變電器參數(shù)的要求。在斷路器的選擇過程中，應重點從變電站安全運行的角度出發(fā)，重視一次設備的選擇。具體選擇過程：設計員需要對斷路器使用期限做出判斷，確保其在使用過程的安全性能，選擇便于安裝和檢修的設備類型。與此同時，選擇斷路器過程，還應考慮其在系統(tǒng)工作時的導電性能，確保系統(tǒng)中存在短路電流以及負荷電流時，斷路器的穩(wěn)定性能良好。在變壓器的選擇過程中，需要結合主接線、短路電流以及系統(tǒng)負荷等方面綜合確定，根據(jù)一次設備額定值、設備熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定性能、三項短路情況、開關性能等綜合選擇設備，結合設備安裝位置的環(huán)境選擇設備類型，綜合以上內(nèi)容確定變壓器數(shù)量。例如：設計城市電網(wǎng)中變電站時，通常選擇≥2臺數(shù)量的主變壓器，這樣當系統(tǒng)運行過程，即使某臺設備發(fā)生故障，其他設備也能將電網(wǎng)負荷轉移，保證電能的順利傳輸。在同一個變電站中，保證變電站供電能力以及可靠性條件下，選擇2臺或者3臺變壓器設計方案合理性的確定方面，需要結合電網(wǎng)負荷能力、供電方式以及供電條件等綜合確定。從設計技術性以及經(jīng)濟性等角度出發(fā)，考慮到變壓器總負荷不改變的情況下，結合變壓器最大容量的限制，當其中一臺變壓器停運時，電網(wǎng)供電能力不受影響。為保證城網(wǎng)變電站設計的合理性，節(jié)約其占地面積，使用2臺變壓器的設計方案更具優(yōu)勢。

2.2變電站主接線設計

500kV的變電站有兩種主要的電氣接線方式，第一種為半斷路器，第二種是1.5接線是指每間隔三組斷路器，兩條線路進出。它的優(yōu)點是電源可靠性高，運行方式靈活。缺點就是占地面積大，成本高，操作繁瑣，操作麻煩，操作量大。雙總線連接，通常不超過7個單元使用雙總線連接。在主接線的設計中，應將主接線與電站本身的情況相結合，以達到設計上的更加完善。為使變電所的工作和運行更加持續(xù)穩(wěn)定，保證輸電安全，應詳細處理變電所各種工作方式的轉換。優(yōu)點是供電可靠，調度靈活，擴展方便，設計簡單。缺點是增加了一組總線，每個電路增加了一組總線隔離開關，增加了投資，增加了操作復雜度，占用了更多的土地。500kV變電站一般為樞紐變電站，其中里面來自多個發(fā)電廠的干線，與電網(wǎng)中的一些關鍵點以及下一個電壓的電網(wǎng)相連。幾個主要變電站和一些干線構成了主電網(wǎng)的框架。它們作為相鄰電力系統(tǒng)之間的接觸點，作為具有最高電壓水平的大中型發(fā)電廠之間的連接點，以及作為下一個電壓電網(wǎng)的主電源。

2.3落實防雷設計

變電站中電氣一次的防雷設計需要重點注意以下內(nèi)容：第一，預防雷電直擊。設計過程：當變電站內(nèi)的電氣裝置屬于室內(nèi)安裝方式時，此時可在屋頂位置設置防雷帶，預防雷擊事故發(fā)生。使用這種設計方式時，常使用型為4mm×40mm帶有鍍鋅涂層的扁鋼設置避雷帶，同時使用型號為8mm×60mm鍍鋅扁鋼將避雷帶引下，將其和主接地網(wǎng)線進行可靠連接。第二，做好過電壓產(chǎn)生時的系統(tǒng)保護。這種防雷設計主要是預防電網(wǎng)運行環(huán)節(jié)線路遭受雷電波的入侵而產(chǎn)生過電壓。在設計10kV線路時，需要在母線的位置設置避雷裝置，并在10kV的主變端引出線使用避雷器，保護母線不受過電壓的干擾。設計110kV線路時，需要在進線位置設置避雷裝置，同時還需要將主變中性點位置的絕緣性能考慮其中，在110kV主變中性點處安裝避雷器，抑或使用放電間隙，兩種方式都可控制系統(tǒng)受過電壓的影響。第三，合理選擇接地方式。設計過程主要使用水平接地體方式，并配置出線接地極輔助接地。在主接地的設計過程主要使用型號為6mm×6mm的鍍鋅扁鋼材料，使用型號為50mm×50mm的鍍鋅角鋼作為垂向地極，使用型號為8mm×60mm的鍍鋅扁鋼作為電氣設備下引線。在接地線敷設時盡量設置在配電站外部的空地區(qū)域，并將接地極進行深埋。在設計過程，應確保變電站中主接地阻≤5?，并在變電站入口位置以及其和主接地連接區(qū)域設置均壓帶。使用銅排連接10kV的配電柜和二次設備的接地。此外，在GIS設備的接地設計方面，使用型號為5mm×50mm的銅排。

2.4裝置的設計

通過無功補償裝置的應用能夠盡可能地保證供電設備的正常運行，并且避免電力系統(tǒng)因為內(nèi)部失壓而產(chǎn)生的短路現(xiàn)象，進而影響到變電站供電的穩(wěn)定性。作為變電站工作人員應當充分的了解無功補償運行的機制，并且能夠掌握其操作方法。

結語

總之，變電站電氣的一次設計是一個綜合性較強的工作，是電力系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容。若想保障變電站電氣一次設計的科學性和合理性，除了需要設計合理的變電站電氣設計方案外，還需要充分考慮電氣設備、接線方式等。只有通過綜合全面的考慮，才可以使變電站能夠安全穩(wěn)定運行，為電力企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟收益，保障電力系統(tǒng)的安全性，促使電力行業(yè)的快速發(fā)展，提高電力企業(yè)的社會效益。

參考文獻

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