送变电电气工程设计解析

马少仕

（上海东捷电力设计有限公司，上海 201204）

1 送变电电气工程设计过程中应遵循的原则

1.1 可靠性原则

送变电电气工程的基本原则就是可靠性原则，一定要保证电气工程运行的稳定性，才可以保证电气工程应用效果得以有效发挥。因此，送变电电气工程设计中必须要考虑到电气设计的可靠性，对电气设计进行全过程控制，同时综合评估电气工程的设计效果，保证电气工程可以满足变电所长期负荷供电的能力要求。

1.2 经济性原则

在采取相关节能手段与方式的过程中，一定要结合经济效益。在考虑节能时，也应考虑到经济利益，每项节能措施都应考虑到其经济效益。能源节约的经济优势，不应小于在节能方面投入的资金，否则将得不偿失。财政投资必须根据情况和合理的选择进行，绝不可以忽视资源能耗问题。为了减少浪费，必须尽可能避免不必要的消耗，必须使用主要用于满足需求和获取经济利益的电力能源装置[1]。

1.3 合法性原则

送变电电气工程设计一定要满足合法性原则，即电气工程设计时要符合国家相关法律法规。设计送变电电气工程，从相关法律法规要求的角度出发，落实变电站电气工程各环节任务，确保电气工程设计的合法性，同时确保电气工程设计质量。

2 送变电电气工程设计分析

2.1 科学地选择变压器

根据国家的有关规定，如果变压器的容量为 160 kVA，或电力装置的容量为250 kVA，必须要加大变压器容量，按照高压方式进行供电。但根据实际设计经验，往往以小区内未来的电力负荷为基础，同时结合地区具体发展状况与新的国家电气设计标准，完成住宅小区电气设计工作[2]。

电气工程的稳定运行也受到变压器型号的影响，有关设计工作人员必须要根据不同线路分布情况、负荷大小等具体情况来合理地选取适宜的变压器型号基本信息，并有效结合供电线路具体要求，确定最终使用的变压器型号。

目前，我国应用比较广泛的变压器类型包括环氧树脂千式变压器、系列配电变压器、油浸式配电变压器系列配电变压器以及非晶合金铁芯变压器[3]。其中，应用最为广泛的一种是油浸式配电变压器系列。这种变压器在很多非特殊环境或者有一定特殊要求的区域中都可以应用，但是在应用过程中还存在一定问题，即需要安装瓦斯保护装置，导致箱式变设计会变得非常复杂，且存在安全隐患。因此，通常变压器容量要符合条件，选取的变压器结构要简单，维护不会花费大量成本。此外，环氧树脂绝缘干式变压器应用也比较广泛，主要特点是防火、难燃，虽然维护周期长，但是不需要安装保护装置。因此，本次工程中应用的就是环氧树脂绝缘干式变压器。

2.2 科学设计电气主接线，优化其设计方式

提高建筑物电气设计中低电压配电系统可靠性和安全性的关键方法包括保护配电管理系统中的过载保护与短路保护。在实际分析设计过程中，这些方法虽然有助于提高系统设计的可靠性和安全性，但电力系统的故障会频繁出现，给系统过载短路带来了问题。通过设计调查与应用，结合投入使用后的管理情况可知，当前电气低压供配电系统的保护装置在设置上还存在很多问题，其中最严重的是故障检测与系统控制问题。漏电保护作为电气体系中非常重要的一项保护措施，必须要引起高度重视。但是，很多高层电气设计低压配电系统中并没有设置应有的漏电保护，同时没选取并配置适宜的保护装置，导致很多高层电气系统存在运行问题，系统功能难以得到有效发挥。在本次电气工程设计过程中，选取了适宜的漏电保护装置，以提高系统运行的可靠性[4]。

在电气设计过程中，对于低压配电系统，一定要重视避免出现系统故障。因此，我国部分地区的电气设计人员在设计时还引入了有效的接地保护装置如住宅小区的电气设计，可以配备一些可以自动切断故障电路的设备，从而有效提高系统处理意外事故的水平。比较常见的接地保护形式包括TN、TT 及IT 等[5]。

在选取住宅小区自然接地装置时，会利用承台底板、结构桩主筋及地梁主筋等进行焊接处理，然后再用作自然接地装置，接地电阻一般小于1 Ω。所有不带电电气设备金属外壳必须经过接地处理，因此在进行等电位连接时可以选取建筑物钢筋结构以及水管等金属管道，从而完成电气设备接地处理。同时，所有住宅楼塔楼总电源进线断路器都应具备漏电保护作用。

2.3 合理设计高压配电装置

一般低压电气的主电缆分为单母线和双母线两种，单母线则包括单母线接线与单母分段两种具体方式。其中，单母线接线的优点是更易于操作，易于测试和维护，且具有成本效益，但缺点是很难保持稳定。单母分段要求安装许多开关，如果某段出现问题，可以及时去除，以保持电力供应，因此更为稳定，但这种方法会增加费用[6]。住宅小区的功能相对统一，即非住宅功能，就是办公用，有类似的负荷需求，因此需要有一个双电源机制，为一级负荷提供一个经济稳定的能源供应环境。

本文的工程设计中采取了油机与市电组成双路电源，在市电断电后，油机会自动发电，以保证用户的正常用电。为保证这种自动化控制可以得到有效落实，在此采取的方式是两种供电方式的断路器相互闭锁。对于住宅小区的1#、2#、3#、4#变压器，因为在供应划分上属于三级，且相对较为单一，所以在低压侧采取单母不分段方式进行接线[7]。但是对于5#变箱，电力供应划分为一级负荷，因此在稳定性方面的要求比较高，在详细的低压侧接线中，需要划分单母为两段，并分别用于公共照明用电与消防用电。此外，还需要在低压母线上安装另一侧供电电源油机，以保证在市电出现断电的情况下油机供电可以正常开启。

输入电缆为10 kV，开关柜上有配置互感器等各种配件，主要作用是连接市电，并实时测定重要配电参数，母线则要隔离开仪表。后期维护时还必须要切断高压断路器，同时还需要切断电源与隔离开关，以保证工作的安全。若仅仅切断高压断路器，就会只能对低压侧母线与变压器进行操作。可以将10 kV 的进线柜换成断路器柜，以便在进线电源被拉断后还可以便利地进行维护。然而这种设计思路还必须要另外附加电压互感器，从而保证工作的顺利进行，因此要花费的成本会比较高。基于选取的浇注式变压器，在选择10 kV 高压断路器时还需要采用智能型真空断路器，低压侧还需要采取自动空气断路器，可以起到过电流、热脱及失压脱扣分闸等作用[8]。高压10 kV 断路器在控制交流电的基础上进行分闸与合闸，由变电站供电，变电站不需要配备蓄电池。变电所必须要对住宅小区用电情况进行控制，在控制方式上可以选择在设备侧进行电力分开控制。

2.4 增强防雷保护设计，科学使用高压电器

根据现代化防雷的新要求，本文将该住宅小区的防雷设计作为一个系统性的工程来对待。第一，要预防住宅楼被雷击；第二，要防范雷电对住宅楼内部的弱电系统、电子信息系统的危害。这就是外部防雷和内部防雷的综合需求[9]。住宅小区单个住宅楼的防雷系统结构设计，具体如图1 所示。

图1 住宅小区单个住宅楼防雷系统结构设计

3 结 论

电力企业必须要重视对送变电电气工程设计的研究。这对于提升电力供应的稳定性具有非常重要的现实意义，可以有效提升工程建设效果，也能在一定程度上促进社会稳定发展。因此，电力生产实践中，一定要强化送变电电气设计，结合长时间的送变电电气设计实践经验，不断完善送变电电气设计方案。同时，在设计过程中，应综合评估送变电电气工程设计效果，保证设计方案可以在现实中应用，并取的不错的设计效果，从而科学地指导送变电电气工程的开展。