高压变电站电气一次设计注意问题探讨

刘文慧

【摘要】变电站是电力系统中不可或缺的一部分，它肩负着电压转换、电能分配的重任。本文从高压变电站一次设计要点分析，着重阐述了电气主接线设计、主变压器选择、配电装置以及平面设计等问题，并提出了优化策略。

【关键词】高压变电站；电气一次设计；电气主接线

变电站电气一次设计的主要包括变压器、发电机、隔离开关、断路器、输电线路以及电力电缆等电气设备的设计。发电、输电以及配电过程都是依靠变电站电气一次设备之间的相互连接而进行的。变电站电气一次设备的各个零件运行是否正常、一次回路与二次回路是否正确，除了会影响变电站的正常运行，还会影响到整个电力系统的正常工作。

1.高压变电站一次设计时应注意的问题

1.1主接线设计

变电站的主接线电器设计是电气设计的重要组成部分，它是根据电网中的地位、出线数量、回路数以及设备的特点来确定的，同时在设计的过程中我们还需要注意供电荷载控制，在满足供电可靠性、运行灵活性以及操作方便的基础上节约能源，同时扩大要求，也就是我们常说的经济、灵活和可靠性要求。

在经济性方面，变电站电气主接线设计要从方便维修、操作，节约投入成本、扩大建设规模等方面进行，同变电站高压侧采用断路器较小或者之间不采用断路器来进行接线。在电气设计中，以一次设备的选择除了保证接线有效、科学、安全的同时，我们要尽可能的选择经济、合理的电气设备和线路，对于变电站的占地面积、主接线设计等工作都应当尽可能的选择合理的技术和方法。以高压变电站的电气接线设计为例进行分析。接线设计的过程中要采用双母线、单母线两种线路配合，从接线的方式上选择科学的线路开关设计标准，从断路器中推出设备，并且将电气线路投入到使用中，以此作为变压器、设备检修的格力体系，取消那些没有必要的系统安全运行情况。考虑到上述种种原因，取消高压侧出现开关、隔离开关以及断路器开关都需要严格按照控制目标进行。综上述种种原因分析，我们在高压的变电站设计中，我们可以取消那些除了侧出现之外的侧进隔离开关。对于那些敞开式的设备而言，在断路器的选择上我们还可以设置一些现场检修要点，必要的时候还可以直接设置安全隔离带，从而保证周围设备运行环境安全。在这个过程中，组合器是断路器的重要组成部分，隔离开关、电流电压互感器是一个集成设备，通常都是按照绝缘结构进行维修的。随着设备制造水平的提高，设备可靠性大为提高，因此为开关检修设计的断路器两侧隔离开就关失去了存在的必要性和实际应用价值。

1.2高压变电站的典型接线方式

在高压变电站电气设计中，主要考虑的就是终端变电站以及中间变电站。前者变电站则接近高压变电站负荷中心，并在其中分为两路进线，从而将电能分配给低压用户，而实现这一分配的主要是通过两台主变来实现的。终端变电站的高压侧主接线形式有三种：单母线接线；内桥接线以及线路变压器组接线。对于单母线接线方式，主要是用在220kV变电站的高压侧主接线，且单母线分段的接线方式则是用在220kV变电站的低压侧主接线。

3.电气一次设备的选择注意问题

3.1变电器的选择

变电站变电器的设计应当要把主变压器作为设计的关键，设计人员对变电器的设计就是对主变压器的选择与设计。对于高压变电站，其主变压器的选择与设计应当充分考虑以下内容：①一些具有冷却功能的设备应当根据主变压器的外部工作环境、本身结构特征以及具体容量来决定；②变电器的选择应当以确定的有载调压或无激磁调压方式来决定；③必须严格按照电力系统要求设备的相数、绕组数、绕阻的接线组别等的实际需要作为最终变电器确定的条件。

3.2断路器的选择

断路器的选择会对变电站运行的安全性产生重要影响，因此设计人员应当对断路器的选择给予充分的重视。①设计人员应当尽可能延长断路器的使用寿命以及保证其性能发挥正常，尽量选择安装方便，简于检修的断路器；②断路器的选择应当确保其在电力系统合闸运行时还具备足够的导电性，以保证在负荷电流以及短路电流通过时，设备还具有良好的动稳定性能与热稳定性能。

4.电气接地设计

在实际的变电站设计建造过程中，为确保变电站电气一次设备的正常运行以及避免施工人员因触电而发生安全事故，一般会将电气设备的某部分与大地进行良好的连接，这就是我们所说的电气接地设计。电气接地除了可以有效防止触电，还可以避免电气一次设备的机械性损害，有效避免火灾、爆炸的发生。一般地，变电站电气一次设备的正常接地装置主要是由接地体与接地线组成，接地体一般分为自然接地体与人工接地体两种，最常用的是自然接地体，接地体多采用角钢，只要将其端部削尖，则可直接打入地中；而接地线一般都采用扁钢或圆钢。

接地体一般是环绕着变电所进行敷设，而变电所的高压配电室与低压配电室分别有两处都与接地体连接，变压器只有一点与接地体连接起来的。另一方面，变电所内高压配电室、低压配电室与变压器室均在室内用扁钢连接成一整体。最后，接地电阻的计算值应当满足高压小接地系统的保护接地以及低压电气设备保护接地与工作接地电阻计算值。

5.电气防雷设计

电气防雷设计主要是为了避免直击雷与雷电过电压的伤害，变电站电气一次设备的防雷保护设计主要有三种，即直击雷保护、雷电过电压保护以及接地防雷保护。直击雷保护即指变电站采用屋顶避雷带避免直击雷的侵害，这是因为变电站配电装置主要是全户内布置的，屋顶避雷带应使用热镀锌扁钢，同时应当将其牵引到下部分与主接地网安全连接；而雷电过电压保护主要是指为避免线路侵入雷电波造成电压过高，因此在高压进线与低压母线上分别安装特定的避雷器；接地防雷保护是指变电站接地方式主要以水平接地体为主，以垂直接地极作为辅，另外主接地网应当选择6mm×6mm的镀锌扁钢，垂直接地极则应当选择50mm×50mm×2500mm镀锌角钢。最后，设备引下线最好选择60mm×8mm镀锌扁钢。接地防雷设计应当尽可能布置在配电站之外的空地中，同时要将接地极深埋；主接地网的接地电阻应当小于0.5Ω，还要注意在经常出入的大门处设置一些与主接地网连接的均压带。

6.结语

综上所述，变电站电气的一次设计是一个综合工程，它是电力系统项目设计中的一个重要组成部分。要想做到变电站电气一次设计的完美实现，除了有一份成功的变电站电气设计方案之外，还需要注意诸如配电器、电气设备以及接線方式等方面的选择问题，只有这样，才能使变电站在实际的运行中获得最大的效益，才能使变电站电力系统实现用电的安全性，才能最终确保电力系统较高的经济效益以及社会效益。

参考文献

[1]杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯，2010.

[2]江才杨.浅议变电站电气一次设计的具体要点[J].变电设计，2008（28）.