变电站电气一次设计讨论

樊博

昆明供电设计院有限责任公司 云南省 650011

摘要：本文主要分析了变电站电气一次设计的一些主要方法和特点，针对设计过程中的重点问题进行了探讨和分析，希望可以为今后的变电站电气设计提供参考。

关键词：变电站；电气；一次设计

一、前言

随着我国变电站电气设计工作的不断进步，设计的各种方法也在不断更新，为了能够提升设计的水平，必须要更加深入的分析设计的对策和方法，以及设计的管理要点。

二、变电站电气一次设计的基本要求

随着我国电力市场改革的深入和经济社会发展的转型升级，我国对电力的需求越来越大，这就给电网的设计与建设带来了巨大的压力。当前，电网的规模不断升级，电力设备现代化水平不断提高，这就使得变电站的设计与建设成为电力系统发展的重要内容之一。

现阶段我国的电力需求空前增长，在这样的形势下，变电站的建设必须要有长远的眼光，要走在系统升级的前面，也就是说变电站的建设要具有一定的超前性。这就要求变电站的设计必须从全局出发，正确处理好安全运行与经济效益之间的矛盾，正确处理前期建设与后期运行之间的矛盾，正确处理与后期升级之间的矛盾。因此，在设计变电站过程中，要选择最优的设计方案，保证变电站的建设既满足当前的电力供应需要，又不给今后电力系统的升级造成麻烦。

三、变电站电气一次设计的各项准备工作

为更好的满足变电站工程设计标准的要求，从而在施工前期，必须做好充足的准备工作，严格按照国家相关规范，再根据输变电工程设计特点，依据电气设计深度要求进行设计。也就是说，必须对基础资料予以准确的掌控，如：变电站位置、位置处的地震烈度、地质与环境情况等。所以，在变电站前期施工阶段，必须明确指出变电站的设计任务，按照国家发展的方针政策，对近期与远期规模予以全面考虑，再进行科学、合理的规划。可行性研究是基本建设程序中为项目核准提供技术依据的一个重要阶段。为满足输变电工程核准要求，在工程前期工作中，一定要根据国家有关规定，结合输变电工程特点，编制出符合规程、规范要求，满足可达到深度要求的设计成品。变电站可行性研究必须贯彻国家的技术政策和产业政策，执行各专业的有关设计规程和规定，推进资源节约型、环境友好型电网建设，推广应用通用设计、通用设备，促进标准化建设。

同时，变电站的电气一次设计所要遵循的相关原则：

在我国电网建设过程中，变电站的优化构建是关键步骤之一，所以在实施变电站的电气一次设计时，应该遵循下列原则：

1、所进行的相关设计应该充分满足相应区域中已经规划好的电力负荷总量以及中长期预测所需的充足变电容量的具体要求。

2、所应用的主接线方式力求满足可靠性以及灵活性的相关要求。

3、在进行设计时，要力求在占用较小范围的土地面积的基础上选用性能较为优良且体积较小的电气设备，并要求整个设计合理紧凑，达到节约资源的实际目的。

4、变电站应该采用技术性能较强以及可靠性较高、噪音量较低以及检修率较少的主电气设备。

5、力求所进行的设计能够充分满足高效运行以及高自动化、低通信误码的相关要求。

四、变电站电气一次设计研究

1、电气主接线设计

主接线方式的设计不仅直接关乎系统运行的可靠性和灵活性，也影响继电保护、控制方式、自动装置等。变电站电气主接线的设计可以说是电气设计的关键。故在设计主接线方式时应依次考虑其可靠性、灵活性和经济性，即使其能够良好的适应系统不同的运行状态，分别满足变压器在调度、扩建、检修情况下的不同需求，尽量不用或减少断路器接线、简化二次回路和继电保护、节约占地面积等。

设计时，应当根据实际需要确定接线方式，根据实际施工情况、需要综合考虑实用性、安全性以及经济性，选择最佳的一次接线方式。变电站最常用的主接线方案有四种，即单母线接线方式、双母线接线方式、单母线分段接线方式以及双母线分段接线方式，各个接线方案都有自己的适用范围和优缺点。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回；35—63kV配电装置的回路数不超过3回；6-110kV配电装置的出线回路数不超过6回。单母线分段接线方式适用于线路较长（故障多），而主变年负荷利用小时数高（不经常切换）且无功率穿越的场合。单母线分段接线方式适用于110-220kV配电装置出线回路数为3-4回时；35-63kV配电装置出线回路数为4-8回时；6-10kV配电装置出线回路数为6及以上时。双母线分段接线方式适用于主变年负荷利用小时数低（经常切换），而线路较短（故障少）或有功率穿越的场合。

2、电气防雷保护设计

为了避免雷电过电压与直击雷造成的伤害，变电站电气一次设计必须进行电气防雷保护设计。防雷保护设计主要有两种，即雷电过电压保护和直击雷保护。为避免线路侵入雷电波造成电压过高，进行雷电过电压保护。具体是指，在10kV母线与110kV进线上分别安装特定的避雷器；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，所以，变电站采用屋顶避雷带避免直击雷的侵害，即直击雷保护。

3、电气接地保护设计

电气接地设计指的是，将电气设备的某部分与大地进行良好的连接。因为，在实际的变电站设计建造过程中，电气接地设计既可以有效防止触电，又可以避免电气一次设备的机械性损害，同时还可以有效避免火灾、爆炸的发生。这样，在确保变电站电气一次设备的正常运行的情况下，又避免了施工人员因触电而发生安全事故。

电气接地设计中的正常接地装置主要是由自然接地体、人工接地体两种接地体和接地线组成。其中，自然接地体最为常用。将接地体端部削尖，就可以直接打入地中。根据低压电气设备保护接地与高压接地系统的保护接地确定接地电阻的计算值。然后，环绕变电所敷设接地体。变压器只有一点与接地体连接，而变电所的低压、高压配电室都各有两处与接地体连接，变压器室与变电所内高压、低压配电室与均在室内用扁钢连接成一整体。另外，接电体多采用角钢；而接地线一般都采用扁钢或圆钢。接地保护设计应当将接地极深埋，并尽可能布置在配电站之外的空地中；接地保护主要以水平接地体为主，以垂直接地极作为辅，主接地网的接地电阻应当小于0.5Ω，选择镀锌扁钢，尺寸为6mm×6mm，垂直接地极则应当选择镀锌角钢，尺寸为50mm×50mm×2500mm。另外，还要注意在经常出入的大门处设置一些均压带，这些均压带与主接地网连接。最后，设备引下线最好选择镀锌扁钢，尺寸为60mm×8mm。

4、日常照明系统

照明系统是变电站正常工作的重要辅助系统，设计时应根据各个部门进行事故照明系统和工作照明系统的区分与设置。在设计工作照明系统时，应按照相关标准进行；在重要的场合与疏散通道、安全出口、楼梯间等都应设计有应急照明设备，主要是在正常照明因故障而中断时，为工作人员提供照明，进行疏散或者故障处理。中控室必须利用塑料的绝缘导线来进行暗敷，其与的地方可以采用明敷来完成布线。变电站的外部照明线路应选择镀锌钢管来进行敷设。

五、结束语

总而言之，必须要深入的分析一次设计的方法和具体的要点，从变电站电气设计的需求出发，明确设计需要采取何种设计对策，从而保证设计的效果更加突出。

参考文献：

[1]孙阳.220kV雍园变电站电气一次初步设计分析[J].中国科技纵横，2013（6）.

[2]邱丰隆，李華.浅谈某220kV变电站的一次设计[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2015（1）.

[3]张剑锋.试论220kV变电站设计研究与应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015（10）.