電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則和電氣一次設(shè)計技術(shù)要點研究

甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 王 斌

電力系統(tǒng)是社會穩(wěn)步生產(chǎn)、人們安定生活的基礎(chǔ)，隨著科技水平的進(jìn)步與不斷的發(fā)展對供電系統(tǒng)提出了全新的要求，要求更加全面且穩(wěn)定的系統(tǒng)，因此必須做好電力系統(tǒng)設(shè)計工作。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)存在的問題主要是安全性不足、穩(wěn)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(tǒng)改造中，遵循接線設(shè)計原則合理改造，既保證了系統(tǒng)質(zhì)量也保障了運行效率。電力企業(yè)目前對我國的發(fā)展以及國計民生都發(fā)揮著不可替代的重要作用，因此保障其穩(wěn)定安全運行至關(guān)重要。

電已經(jīng)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(tǒng)接線和電氣一次設(shè)計可以提升電力系統(tǒng)安全性，可以為人們提供最優(yōu)質(zhì)的的服務(wù)?；诖?，文章簡述了電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則，對電力系統(tǒng)高壓接線方式進(jìn)行了比較分析，并探究了電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則和電氣一次設(shè)計程序，文章最后對電氣一次設(shè)計技術(shù)要點開展了深入研究。

1 電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則

電力系統(tǒng)是基礎(chǔ)，是維護(hù)人們用電安全的根本。從電力系統(tǒng)需要出發(fā)，科學(xué)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(wěn)定是電力系統(tǒng)接線的基本準(zhǔn)則，可以降低故障發(fā)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(zhì)量、供電連續(xù)性，以降低因質(zhì)量問題引發(fā)的故障發(fā)生幾率。

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

第三，經(jīng)濟(jì)性原則。經(jīng)濟(jì)性原則即以整個電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，確立價值導(dǎo)向，在不增加成本的基礎(chǔ)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(dá)到提升系統(tǒng)接線價值的目的。

第四，可擴(kuò)展性原則。接線設(shè)計要立足長遠(yuǎn)發(fā)展，在綜合主接線的基礎(chǔ)上開展優(yōu)化，并做好對分期階段的深入解讀，并逐步的擴(kuò)展，以保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

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

2 電力系統(tǒng)高壓接線方式比較

為保障和提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，我們要以電力系統(tǒng)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(jìn)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(wǎng)變電站聯(lián)絡(luò)。在高壓側(cè)主接線中，可以選用兩斷路器這一接線方式，它不僅可以優(yōu)化工作流程，還能在最快時間內(nèi)實現(xiàn)供電；其不足之處是如若高壓當(dāng)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(yīng)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(cè)選用單母線完成連接，在低壓側(cè)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(tǒng)的穩(wěn)定運行，但缺陷也很明顯，主要表現(xiàn)為成本高、占地大。

2.3 內(nèi)橋接線

在110kV 變電站接線中，高壓側(cè)以內(nèi)橋接線為主，低壓側(cè)可以選用單母線，這一接線方式不僅可以實現(xiàn)設(shè)備利用率的最大化（四個回路只有三臺斷路器），而且發(fā)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(yōu)點眾多，但也有一定的缺陷，比如一二次的操作復(fù)雜，變壓器一旦出現(xiàn)問題，與之相關(guān)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(wǎng)變電站中應(yīng)用這一接線方式。

3 電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則和電氣一次設(shè)計程序

電力主線是整個電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是整個電廠電氣的主體結(jié)構(gòu)，同時對電力系統(tǒng)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(hù)裝置、配電裝置等，因此必須依照程序開展：

電力系統(tǒng)接線原則、電氣一次設(shè)計發(fā)電原理是整個電力系統(tǒng)主線設(shè)計的基礎(chǔ)，即以電力系統(tǒng)工程建設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)，將其分為三大階段，分別為初步設(shè)計階段、系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計階段、電力系統(tǒng)施工設(shè)計階段。在階段中，電力系統(tǒng)任務(wù)有所區(qū)別，其深度與廣度也體現(xiàn)了很大的不同，電氣系統(tǒng)和電氣設(shè)計總設(shè)計思路基本一致；在電力系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計中，必須明確好電力系統(tǒng)接線設(shè)計原則和電氣一次設(shè)計任務(wù)書的具體要求，通過分析電力系統(tǒng)主接線電壓等級、變壓器臺數(shù)確定最終的方案。

注重民族習(xí)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(xué)派所首創(chuàng)，但在現(xiàn)代中國法學(xué)界，也已有類似觀點，例如以蘇力為代表的法的“本土資源”學(xué)說。我們認(rèn)為，兩者在本質(zhì)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(xiàn)實情況來進(jìn)行徹底的反思，避免重蹈曾經(jīng)的彎路。正如有學(xué)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(guān)系？坦率地說，糾纏于詞語沒有意義，關(guān)鍵在于各人‘六經(jīng)注我’的態(tài)度：是認(rèn)真對待它，還是把它當(dāng)作達(dá)成某種目的的借口?！盵7]

編制工程概算是電力系統(tǒng)主接線工程設(shè)計的重要一環(huán)，無論處于哪個設(shè)計階段，電力系統(tǒng)主接線概算都發(fā)揮著重要作用。它不僅反映了電力系統(tǒng)主接線工程設(shè)計經(jīng)濟(jì)性與可靠性的關(guān)系，而且是電力系統(tǒng)主接線明確條件、電力系統(tǒng)主接線處理與其相關(guān)利益關(guān)系的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)主接線概算編制中，必須按照電力系統(tǒng)主接線設(shè)計圖紙進(jìn)行[3]。

4 電氣一次性設(shè)計要點

電力企業(yè)的主要工作就是保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)開展，所以做好對電力系統(tǒng)的深入研究非常重要，唯有如此才能保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)開展，才能滿足人們用電需要，才能順應(yīng)社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展：

4.1 主變壓器的選擇

變壓器是發(fā)電廠和變電所的重要設(shè)備，也是保障電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵。如若變電站主變壓器數(shù)量或容量沒有達(dá)到要求，則會降低整個變電站的電力系統(tǒng)可靠性。根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(fù)荷能力在允許時間內(nèi)，而且滿足Ⅰ和Ⅱ類負(fù)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(dá)到70%～80%。

文章通過調(diào)查變電所的運行情況發(fā)現(xiàn):兩臺變壓器聯(lián)合運轉(zhuǎn)是主變電所的主要運行模式。在實際設(shè)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(kuò)張的需要，以預(yù)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(zhì)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(yè)的深入發(fā)展以及開關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步下，真空斷路器和六氟化硫斷路器被廣泛應(yīng)用到了變電站中。一般情況下，電網(wǎng)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(yōu)點。另外，小型的發(fā)電站屋內(nèi)配電裝置也會選擇SN 型號的斷路器，采取縱橫氣吹和機(jī)械油吹聯(lián)合這一結(jié)構(gòu)。

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(chǎn)品情況、產(chǎn)品使用條件為基礎(chǔ)，進(jìn)行科學(xué)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(jié)構(gòu)的互感器是最佳的選擇，另外在35～110kV 范圍內(nèi)的配電器則要選擇油浸式；配電裝置達(dá)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(jiān)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(tǒng)處于安全運行狀態(tài)，在接線設(shè)計之初必須考慮到雷電因素、接線規(guī)模，然后設(shè)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(shè)計中，為了避免因靜電感應(yīng)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(shè)計中，一旦一側(cè)斷開，則會出現(xiàn)對絕緣產(chǎn)生危害的過電壓，所以要在自耦變壓器各側(cè)繞組上安裝好避雷器。如若整個接地系統(tǒng)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(xiàn)消弧線圈時，為了消除可能出現(xiàn)的電壓必須安裝避雷器。

4.5 電氣接地設(shè)計

在整個電氣一次設(shè)計中接地設(shè)計非常重要，如若沒有按照要求接地，輕則引發(fā)工作人員觸電、重則會造成人員的傷亡。因此做好接地設(shè)計非常重要。一般情況下，電氣一次設(shè)計接地設(shè)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(shè)計中，必須提前設(shè)計好保護(hù)接地、工作接地的電阻值計算。

4.6 電纜敷設(shè)

《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》是電線電纜安裝工作的基本要求，因此在安裝敷設(shè)中必須按照文件要求開展操作。在供電系統(tǒng)運行中，其運行質(zhì)量、安全性、可靠性與電纜自身質(zhì)量不僅有著直接的關(guān)系，而且電纜附件和線路施工也是影響供電系統(tǒng)正常運行的一大因素。因此，必須認(rèn)真分析和統(tǒng)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(zhì)量因素造成的危害更大。

4.7 照明系統(tǒng)技術(shù)要點

照明系統(tǒng)是輔助電力系統(tǒng)開展的主要系統(tǒng)。在照明系統(tǒng)設(shè)計中，必須明確好各部門照明系統(tǒng)和工作照明系統(tǒng)，然后以規(guī)劃設(shè)計技術(shù)為準(zhǔn)則，在安全通道、樓梯間等位置安裝照明設(shè)備，特別是在照明系統(tǒng)發(fā)生故障中斷服務(wù)時，可以為設(shè)備檢修提供光亮[6]。

5 結(jié)語

隨隨著時代的發(fā)展和前進(jìn)，電力已經(jīng)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(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、長遠(yuǎn)性、便捷性、可拓展性等成為人們廣泛關(guān)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(shù)進(jìn)行了大力研究和創(chuàng)新性的科學(xué)指導(dǎo)。

在供電過程中，電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行非常重要，它不僅決定著電量供應(yīng)量，而且關(guān)系著社會的發(fā)展、人們的安定生活。另外，電力系統(tǒng)的有效運行對國家安定、我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要影響，因此必須做好電力系統(tǒng)的設(shè)計工作。

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