浅议变电站电气一次设计

谢盟

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摘要：随着经济的逐渐进步，城市化进程逐渐加快，变电站的电气设计成为现代化发展中必不可少的一部分。文章对变电站电气一次设计所要遵循的相关原则进行了总结，对变电站电气一次设计中涉及到的电气主接线设计、电气防雷保护设计、电气接地保护设计、日常照明系统设计、电气一次设备的合理选择等关键要点进行了总结和分析，以便更好的提高变电站电气一次设计的质量。

关键词：变电站；电气一次；设计

一、变电站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）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。（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）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。（4）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。（5）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。

二、变电站的电气一次设计要点

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、电气接地保護设计

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。

3、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。

4、日常照明系统 设计

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。

5 、电气一次设备的合理选择

（1） 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。

（2）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。以110kV 变电站为例，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。

三、结语

总而言之，变电站电气一次设计是一个系统性、复杂性的工作，其设计水平在很大程度上关系着变电站的运行质量。设计人员应该从电气主接线、高压配电器以及设备接线方式三个方面进行深入研究，以保证良好的设计效果。

参考文献：

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[2] 李泽宏.浅谈变电站电气一次主接地网的设计 [J]. 中国新技术新产品.2013（18）：80

[3] 刘宝成.低电压大电流法检测接地网技术的研究与应用 [J]. 天津电力技术. 2000（02）：37-41+50