变电站电气一次设计研究

2021-12-01王银果

光源与照明 2021年4期

王银果

山东省环能设计院有限公司，山东济南 250101

0 引言

近年来，国家电力部门依据当前科技发展的水平，对变电站供电的可靠性、电压合格率等指标提出了新的要求，进一步维护了我国电力系统的稳定性，以满足人民群众的需求。根据当前人们对于优质、稳定、实惠的电能需求，国家相关的电力设计部门在一次设计过程中需结合人民群众对电力性能的要求，同时结合实际情况，从质量、安全、性能、价格等多重角度思考，构建出变电站电气一次设计框架，以科学、专业的电力知识和技能解决设计中存在的问题，不断地探索、总结经验，思考解决方法，从而保证电气一次设计的质量水平。

1 电气一次设计的重要性

近年来，我国变电站电气系统设备逐渐升级、完善，建设规模开始逐年扩大，为了解决当前逐渐增加的用电压力，变电站的建设工作必须具有兼容性、超前性、科学性。因此，电气一次设计必须确保设计的安全性和经济性，如何衡量好二者之间的关系，是当前一次设计工作的首要任务，同时从宏观的角度出发，在设计过程中需解决生产和建设的矛盾关系，设计最经济适用的建设方案，采取中等水平的标准结合新型的技术理念，进一步满足电气一次设计的基本要求。

首先，电气一次设计主要是对电气设备线路进行系统性设计，其设计范畴主要包括电气设备的布置、选型、主接线选择等方面的设计，一次设计的顺利进行有助于变电站工作的正常运作。因此，一次设计过程中需重视设计方案的选择，应兼顾其创新性、经济性、实用性、科学性等多方面的设计要求，以保障变电站工作的正常运行[1]。面对国内电力行业激烈的市场竞争环境，各电力公司要想获取相应的市场份额，必须采取积极的应对措施，以不断提高自身的工作效益，在保证电力能源正常供给的同时，提升自身的市场竞争力。

就当前变电站电气一次设计的基本工作来说，首先需要对设计资料进行分析，相关设计工作者在收集资料的过程中，需对相应数据参数进行分析，从而确保设计的准确性和合理性。同时，相关工作人员需对变电站进行实地考察，并结合设计方案进行整合分析，以完善接地网等设计，从而在实际工作开展时，使相关设计数据有据可循。

2 电气一次设计的注意要点

2.1 主接线设计的问题

在整体的一次设计中，为了保证设计的安全性和稳定性，通常情况下设计人员会采取比较复杂的主接线方式，导致设备成本上升。然而，电力设计的最基本要求就是控制成本，从而满足人们用电经济性的需求，电气设备数量的增加意味着设计施工的场地也会随之提高，这样的设计思路并不利于促进未来城市的可持续发展[2]。同时，复杂的主线设计一旦出现问题，其维修难度较高，容易造成严重后果，因此在设计过程中需要全面考虑主接线的设计问题。

2.2 电气设备选择的问题

变电站的主要电气设备包括变压器、隔离开关、断路器、电流互感器等，其中主要问题表现在短路电流的计算等。因此，要想保证电气设备的高稳定性、高安全性、高经济性等需求，设计人员需针对不同位置的短路电流进行考察、检验，在此过程中一旦出现计算错误，将可能出现电气设备选择问题，从而对整体设备的安全造成相应的影响。在设备选择过程中，需从宏观的角度进行综合考虑选择，否则将可能缩短电气设备的使用寿命，不利于保证供电系统的稳定性，从而增加变电站的施工成本，影响电力公司的市场竞争力。

2.3 防雷设计的问题

避雷针是目前电气设备的主要保护装置之一，其主要功能是以进线的方式引雷，从而达到相应的避雷效果，以保证供电设备的安全工作。但是，在其设计和安装过程中，需充分重视避雷针的设计安装工作，需保证设计过程中的稳定性和精准性，避免出现设计偏差，有效发挥避雷针的功效。特别是如今随着环境的破坏，导致全球范围内频繁出现极端天气，雷电攻击建筑和树木的情况频出，变电站一旦受到雷电的攻击，将造成严重的后果，可能产生极大的损失，因此在避雷针设计过程中需考虑到极端天气的情况，确保其在复杂的天气状况下依然能够平稳运行。

3 变电站电气一次设计的优化

3.1 主接线设计

变电站的主接线设计在电力一次设计中至关重要，因此在设计过程中需充分考虑多方面因素，以保证供电的稳定性、灵活性和经济性。

（1）从经济方面来考虑，电气设备的主接线能够满足运行要求时，可以尽量不采用断路器或使用断路器较少的接线设备，同时在设计方面要确保全系统的安全运作，尽量简化二次回路，节省二次设备和电缆的使用量[3]。

（2）在稳定性方面，为了避免变电站出现大面积设备停电、停运现象，即使在各线路设备检查期，也不可出现长期停电现象，同时需尽可能确保在一级负荷或是二级负荷的情况下可以坚持短期供电，并且不会对整个供电系统造成过大的负面影响。

（3）从灵活性来看，电力设计需满足各供电系统设备的调动、检查、维护和扩建方面的要求，使变电器可以灵活地进行转接线路、切除线路等工作，并充分地调配电源负荷。同时，在维持居民日常用电稳定的情况下进行检查，及时发现电路问题并进行维护。在电路扩建时，从简单的初期接线过渡到最终接线，使变压器等设备与线路之间互不干扰，便于后期进行线路维修工作，有助于减少维修成本。

3.2 电气设备选择

根据电力系统的短路电流、主接线、负荷电流的计算等，选择电气设备时，需以正常的工作条件来进行额定值设备的选择，同时需以三相短路的条件对设备安装地点进行检测，并对设备开关的阻流能力进行检验。此外，相关工作人员需进行实地考察，按照工作环境、使用要求、地点等因素来选择合适的设备形式。同时，需对变压器等硬性设备进行把控，如在城网的变电站中需要2台及以上的变压器设备，当一台设备出现故障时，可以自动转入其他设备运行，以保证供电系统的安全运行。通常在设计过程中需要考虑的因素是，在总负荷固定的情况下，停运一台主变压器时供电系统仍具备同等的供电能力，并且对变压器制造容量限制，同时应尽可能减少变电器的占地面积。

3.3 防雷设计

防雷设计首要考虑的问题是衡量整体电站工程是否有增加防雷措施的必要，而目前所有一次设计采取的方案都在于，观察改进扩建的变电站领域的防雷保护是否包含在已有变电站防雷保护范围中，否则需要在扩建设计中增加防雷保护这一项工程措施。其中，主要问题在于，变电站的主接线网和既有变电站的接线网之间如何保持两点或两点以上的连接。在防雷保护方案实施结束后，还需要对各个接地电阻参数情况进行分析，并根据实际情况进行相应的降阻工作，确保电气系统设备的正常运行，从而避免发生人身触电事故。此外，可以将电气设备与地面产生连接，从而达到引雷的作用，防止设备损坏。

一般的接地防雷装置可分为接地线和接地体两部分，其中接地线主要是使用扁钢和圆钢；接地体使用角钢，可以把端部削尖接入地中进行引雷，同时可以外引接电线与变压站的各接地设备进行连接，然后根据中性点进行下引处理，保护接地设备并与避雷针设备形成呼应，使其与主接地网络形成有效连接，从而达到避雷保护的效果，保护供电系统的正常运行。