變電站改擴建中的變電一次設計探析

蔡田園

（國網(wǎng)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(jù)，直接關系到變電所整體的運營與維修。隨著國家電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在新的變電所中，必然會出現(xiàn)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(jù)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(yōu)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(huán)節(jié)，在進行設備的選擇時，要以變電站的具體情況為依據(jù)，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(lián)系，防止裝置的選擇與其實際操作相矛盾，保證裝置的穩(wěn)定可靠[3]。為確保電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，應根據(jù)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(wěn)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(jù)實際情況，選用適當?shù)男吞?，以減少購置的費用。

1.4 保證安全穩(wěn)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(chǎn)生任何的安全問題，從而對整個改造項目的正常運作產(chǎn)生不利的影響。為了保障變電站的穩(wěn)定，需要在擴容的時候，對其內(nèi)部的原始電力設施進行檢測和調(diào)試，以保證其可以正常運轉(zhuǎn)。

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(guī)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(huán)節(jié)得到有效的協(xié)調(diào)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(jù)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(zhì)、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(wǎng)建設中新增電氣設備選擇和校驗工作中出現(xiàn)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(tǒng)安全穩(wěn)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(xiàn)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(jīng)受住同一電壓水平下，本裝置所發(fā)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(qū)間個數(shù)。根據(jù)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(guī)定》（下文簡稱《技術規(guī)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(diào)試，應當符合下列技術相關規(guī)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(guī)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(guī)程；對新建的裝置，進行絕緣電阻、介質(zhì)損耗系數(shù)、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(yōu)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(zhì)量、安全與穩(wěn)定。因此，在變電所改造工程中，選用適當?shù)淖儔浩魇亲铌P鍵的一環(huán)。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?shù)氐碾娋W(wǎng)中存在的各種裝置結合起來，并根據(jù)這些裝置的技術特性和經(jīng)濟狀況，來選擇適當?shù)淖冸娧b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(jīng)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(jiān)控系統(tǒng)、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(jiān)測系統(tǒng)，其特點是具備智能調(diào)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(diào)整功能，能夠?qū)?jié)點電壓進行自動調(diào)整與分布；同時，該智能開關及監(jiān)視系統(tǒng)還具備遙控監(jiān)視的能力，能夠?qū)ρb置的運行狀況進行監(jiān)視與記錄；采用了智能化的開關及監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)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(jù)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(diào)查，然后再以此為依據(jù)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(wǎng)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(chǎn)調(diào)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(huán)節(jié)，它的選型關系到變電所整體的供電能力。在確定主變?nèi)萘繒r，應全面考量：主變在整個電網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)中的負載情況為依據(jù)，比如用電設備數(shù)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(jù)，來計算出系統(tǒng)中所需使用到的變壓器臺數(shù)，最終以此為依據(jù)，以實際情況為依據(jù)，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?nèi)萘拷o確定出來，之后才能根據(jù)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(chǎn)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(fā)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(fā)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(cè)進線和二次側(cè)進線。

一次側(cè)進線是將主變一次側(cè)線圈直接連接到主變高壓側(cè)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(cè)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(chǎn)生問題，必須對多種進線形式進行綜合分析、對比，從而根據(jù)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?shù)倪M線方式。在不影響施工的情況下，可以采取傳統(tǒng)的進線方法。

4 結語

在目前的國家電力系統(tǒng)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(jù)變電所的特性，選取適當?shù)囊淮闻潆娤到y(tǒng)。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(jù)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。