變電站電氣一次設計的主要問題及對策分析

【摘要】近年來，隨著我國社會主義經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源問題逐漸成為經(jīng)濟發(fā)展中的重要問題和關鍵難題，隨著對能源需求的大幅增加，我國的主要電力資源的消耗需求越來越急迫，為了順應需求，提高產(chǎn)能，就需要重視電力系統(tǒng)技術設備的發(fā)展和革新。電力供應離不開電力系統(tǒng)重要節(jié)點變電站，保證變電站在電壓轉變以及功率轉換。日常工作中的穩(wěn)定運行，需要在對變電站電氣設計中針對設計原則與重難點問題提出對策措施。

【關鍵詞】變電站;電氣設計;設計原則;研究分析

我國電力技術隨著市場的改革發(fā)展，逐步邁向成熟，但是隨著社會需求發(fā)展，對電氣一次設計對供電企業(yè)變電站工作的穩(wěn)定性的要求上升到新的高度。，例如在變電站電氣設備工作中產(chǎn)生的較常見的過熱問題，對變電站電氣工作效率會產(chǎn)生巨大影響，如何改善優(yōu)化設計，提高變電站工作穩(wěn)定性，需要結合各方面因素，因地制宜來研究分析對策。然而對于變電站電氣一次設計主要包括變壓器、電流互感、發(fā)電機、GIS以及隔離開關等相關內(nèi)容。

1.變電站電氣一次設計的基本要求

目前而言，我國電力市場的改革與發(fā)展異常迅猛，主要基于社會經(jīng)濟體制轉型升級的發(fā)展道路上，我國作為電力能源大國，對電力的需求也是越來越大，無形之中對電網(wǎng)的設計建設提出個更高要求，隨著電力系統(tǒng)的不斷擴展升級，電力設備的更新?lián)Q代，電力技術水平不斷提高，無疑將如何提高變電站工作效率，改善設計水平的問題推舉成為當前社會研究的熱門話題。

設計需要從長遠考慮，來應對發(fā)展越來越快的電力需求的增長形式，充分考慮發(fā)展趨勢對現(xiàn)狀的影響，具有前瞻性，只有保證變電站電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運行，才能保障一定的經(jīng)濟效益，正確協(xié)調(diào)二者的利害關系，正確處理各個時期所產(chǎn)生的問題矛盾，綜合考慮各個問題，優(yōu)化設計方案，在電力供應需求與電力系統(tǒng)建設作出適當?shù)娜∩帷?/p>

變電站電氣一次設計的基本原則：

變電站電氣一次設計，在滿足基本要求的基礎上，充分利用技術優(yōu)勢進行功能完善，按照以下幾個原則進行設計。

首先，在變電站電力系統(tǒng)電氣一次設計需要在所劃區(qū)域的電力需求的基礎上進行設計，滿足后半時期的變電量需求，并以此優(yōu)化設計;

其次，變電站的主接線采用可靠標準的接線方式以保證變電站日常工作的安全、穩(wěn)定的運行，在此基礎上適當調(diào)整主接線路的靈活性;

再者，變電站建設面積在設計中不宜過大，盡量在能保證運行多需的基礎上減少占地所需，節(jié)約土地資源，相應的電氣設備也應該采用性能良好的小型設備;

最后，變電站電氣設計，主要在于電力系統(tǒng)的自動化的高需求性，滿足電力系統(tǒng)所依賴的自動化程度，同時提高設備的可靠性、穩(wěn)定性，其中數(shù)據(jù)信息誤碼率的控制在相對低的水平，要系統(tǒng)結構中對設備可靠性進行優(yōu)化，減少檢修率，提高經(jīng)濟效益;

2.變電站電氣一次設計

2.1 電氣平面布置

充分結合場地因素，勘察設計所在地的基本情況，擬定設計規(guī)劃進行變電站電氣一次設計，首先給出總體設計的平面布置方案，例如：戶外布置主變的形式與戶內(nèi)布置，要參考增加主變設計中的通風設計與消防措施，同時在與二次設備相關設計中，電容器不能設計放置在其垂直空間上，防止電容器對計算機設備的干擾，提高系統(tǒng)運行的可靠性。

2.2 電氣設備選擇

在變電站建筑平面設計完成之后，根據(jù)所在劃分功能區(qū)域的需求，參考負荷、電流等方面的參數(shù)，通過主接線形式，根據(jù)參考工作狀況選擇電氣設備的額定值，并進行校驗核算，各項參數(shù)包括熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性等等。同時參考上述設計原則中設備所占體積應滿足使用要求、環(huán)境要求、安全位置等綜合性參考，根據(jù)已確定的變電站所需的供電需求與運行方式，確定變電站電力系統(tǒng)所需要的變壓器數(shù)量及相關技術要求。

2.3 主接線設計

變電站電力系統(tǒng)電氣設計的重要內(nèi)容就是電氣主接線的設計，其中控制、自動化系統(tǒng)、繼電保護、配電裝飾都是在電氣主接線設計的基礎上決定的，而且直接影響著變電站的日常工作運行。在充分考慮經(jīng)濟性，靈活性，穩(wěn)定性三個方面，主要常用的接線形式包括：

首先，雙電源形式選擇。該種形式采用的是T型接線，同時也可與其他變電電路相聯(lián)接，高壓測線線路接變壓器，另一側低壓線路則采用母線分段的形式，無需接入大量高壓設備，線路保持清晰靈活的特性。由于高壓設備連接較少，占地面積相對較小，但是在高壓線故障時主變壓器將會通用，但是當其中一個電源失效時通過繼電保護自動切換，此時需要參照是否遵循功率轉移要求來使用該設計;

其次，單母線形式選擇。此種接線形式電源進線兩路，一路為主線，另一路備用，高壓接線利用單母線鏈接保證供電工作的穩(wěn)定可靠進行，當電源故障時可以通過備用低壓接線兩段母線的鏈接來回復電力系統(tǒng)供電，由于備用電源接線的使用，設備相對復雜、成本較高，主要應用于供電需求大，功率轉移較高的城市供電電網(wǎng)中;

最后，關于內(nèi)橋連接形式方面。此種形式兩路接線均接入電網(wǎng)，其中高壓線內(nèi)橋連接接入，與低壓線構造四回路的供電網(wǎng)絡，其中不需要太多斷路器進行保護，但是由于多回路的特性使得靈活性相對較低，運行相對復雜，當故障變壓器出現(xiàn)是失少兩個斷路器工作，切斷故障線路。主要應用在操作頻繁的高壓電路中。

以上三種形式均有優(yōu)劣，在實際變電站電氣一次設計中，依照區(qū)域所需變電站功能情況來選擇滿足接線方式來進行合理設計。

3.變電站電氣一次設計的相關問題與分析

3.1 變電站電氣一次設備過熱

設備過熱是變電站電力系統(tǒng)較為普遍的問題，高溫工作環(huán)境下，無論線路還是系統(tǒng)設備的故障率均會提高，不及時的檢修發(fā)現(xiàn)問題，會導致故障進一步擴大，甚至威脅供電系統(tǒng)的安全。變電站電氣一次設備在工作過程中通常會因為所選金屬材料的不合理產(chǎn)生過熱，一般可供選擇的金屬導體有很多，電阻阻值與熔點使得在過熱產(chǎn)生的高溫使得電阻率發(fā)生變化，線路出現(xiàn)故障，一般在設備維護中會針對相關設備進行保養(yǎng)，如刀閘，在持續(xù)使用過程中需要不斷添加新的導線涂膜，在使用過程中刀閘會放出強電流腐蝕材料，導致接觸點電阻增加，定期維護清理能有效緩解。

3.2 防雷、接地保護

雷暴天氣對電力系統(tǒng)電網(wǎng)的威脅是致命的，雷電直擊直接導致電路超負載，燒毀設備與線路，出了使用防雷設備的進行斷電保護之外，在設計需求中還應接入防雷設計。

屋頂避雷保護通常使用40×4、60×8的鍍鋅扁鋼接地體，同時連接主接地網(wǎng)。接地保護。利用高壓設備的接地保護同樣應用到防雷設計中，水平接地網(wǎng)路使用6×6接地線路，垂直線路使用50×50×2500的深埋垂直接地極，變電站防雷接地網(wǎng)路電阻小于0.5Ω;

高壓變電工作工作人員的人身安全一直受到人們的重視，為了保證設備的正常工作，同時防止高壓電給人們生命造成威脅，通常對設備進行接地設計，除了防止高壓觸電還能有效防止機械作用對設備的損壞。在接地設計中，通常采用扁鋼或圓鋼構成的接地線與角鋼材質的接地體組成接地裝置，接地體直接打入地面接地，接地線則通過自然接地鋪設，其中高壓與低壓配電室連接到同一個接地體，外接地線與各設備相連并與底座角貼相連。

4.結語

電力市場推動電力技術發(fā)展，使得電力產(chǎn)業(yè)成為人們生活中不可或缺的熱點產(chǎn)業(yè)，隨著關注度的增加，電力設計所存在的問題逐漸暴露出來，電氣一次設計作為變電站電力設計的基礎，是變電站穩(wěn)定運行的關鍵因素，在首要原則下，針對接線、接地、照明、自控等進行系統(tǒng)構建。

參考文獻

[1]謝芳.110kv變電站電氣設計[J].中國新技術新產(chǎn)品， 2011，8：12-14.

[2]李根富.變電站電氣一次設計探討[J].廣東科技，2013， 11：77-79.