变电站改扩建中的变电一次设计研究

朱晓峰

摘要：如今随着我国经济社会的快速发展，一方面对于电力的需求正在不断增长，另一方面，资源短缺的形势也要求其供电效率的不断提升。而想要满足当前供电需要日益增长的要求，就必须对变电站扩建、改建过程中的变电一次设计加强重视。对此，本文首先对变电一次设计的重要性进行了研究;其次又对其设计原则以及主要步骤进行了简单的介绍;最后，对变电站改扩建当中的变电一次设计进行了具体的探究，以此来为广大的电力工作者提供参考与借鉴，从而促进我国电力行业的不断发展。

关键词：变电站;改扩建;变电一次设计研究[1]

引言：

在当前电力需求快速发展的时代背景之下，我国部分变电站却存在着设备运行时间长、网络结构不合理、供电能力下降、设施设备老化等问题。这些问题的出现，使得我国一部分地区在用电高峰季节，往往会面临着电力难以持续稳定，电力供应困难的局面，给其当地居民的正常生活以及社会经济的正常生产造成了很大的影响，而这也使得变电站扩建、改建成为必然。

一、变电一次设计的重要性分析探究

变电所设计包括电气设备在内的主线以及所有系统的设计，就设计范围来看，可以将其大致分为三个大的方面：一是变电站主接线的选择、二是电气设备的选择、三是电气设备的布置，这些设计对于整个变电站的正常运行有着相当重要的作用。所以只有设计过程中，确保整个设计环节的科学、合理、精细以及实用是相当关键的。就当前电力行业的环境来看，其市场竞争变得日益激烈，这也使得许多变电站企业不得不做出相应的改变来迎接市场经济环境下所带来的挑战。而只有不断提升设计的科学性与实际的工作效率，才能使变电站供电稳定性以及经济效益得到最大程度上的保障，才能促进企业在激烈的市场竞争环境中占据有利的地位，促进其未来的可持续发展，因此，变电站一次设计与企业的生存息息相关，而只有对各种电力安全隐患加强研究，尋求更多有效的解决办法，才是当前电力企业应对市场竞争的最佳回应方式。

二、变电站改扩建中变电一次设计的原则

近些年来，随着我国社会经济的不断发展，无论是日常生活用电还是工业生产用电，其需求量正在以非常快的速度增长。而想要满足当前居民用电、工业生产用电的要求，确保电力的持续稳定供应，就必须加强对变电所工程的建设。对于变电所扩改建工程来说，其主设计主要包括系统的一次专业知识与线路的规划。就其内部流程来看，是十分复杂的，尤其是在间隔确认部分，需要做到尽可能地少或者是不进行间隔调试。对于线路的要求是：需要尽可能地确保很多或者没有交叉，只有这样才能有效避免因工程量随机增加而出现的一些安全隐患。下面是对变电站改扩建当中，变电一次设计规范以及原则的具体叙述：

（一）在进行设计的过程中，需要对整个变电站设备的运行状、运行周期、主接线方式、预设计做到全面而详细的了解，在此基础之上进行前期的集资，以此为根据对变电站的运行状态以及供电负荷的具体内容进行确定。

（二）对于特定位置的新出口间隔，在设计过程中需要基于变电站之前预先设定的时间间隔对其位置进行具体的规划，并有计划地扩展路径线

路，之后才能采取全面的验证与认证，当出现有双路勃起的情况时，需要始终基于订单的安排来做修缮。

（三）在上述相关规范与守则的要求之下，还需要对每一台设备的间隔距离实行集中锁紧，并且还需要及时地对电气主体接线图以及总平面图的数据进行相关修复。同时在设计过程中，其数据以及相关参数需要严格的计算，比如最大负荷、变电站系统阻抗、以及母线交叉电源等。

三、改扩建变电站变电一次设计的主要步骤

对改扩建变电站中变电一次设计的步骤进行研究，对于提升电力企业的经济效益、提升企业的市场竞争力、促进我国电力行业的不断发展都有着非常重要的意义。其设计的主要步骤具体如下：

（一）在进行设计之前，需要对变电站周围的环境进行深入的勘察与了解，并对其整个的电力系统、相关的设备、线路等进行详细的了解，只有在对整个变电站电力系统以及其运行状态实现充分的了解，并基于调查结果进行精确的分析之后，才能开始正式的设计工作。只有这样，在做好前期调查准备工作之后，才能确保最终的设计方案满足其工程改扩建的要求，才能对整个工程的资源实现最优化的配置，从而确保其变电站能够长久地安全、稳定运行。

（二）在对主线路进行设计时，需要对具体的输送容量实现科学的计算，并始终确保整个主接线设计方案的科学性。待其方案设计完成之后，还需要进行一系列的审核，对其中的一些不足以及所存在的安全隐患做到及时发现、及时处理，从而使其整个的方案设计实现最优。

（三）在对具体的改建、扩建方案进行设计前，需要对其电路的断电情况进行详细的分析与论证，并正确认识电路短路现象的危害性，确保能够始终为供电系统提供更为良好的运行环境。此外，在保障整个变电站供电稳定的同时，还需要对其运营成本、经济效益进行综合的考虑，做到社会效益与经济效益的统一。

（四）对于不同的变电一次设计方案，需要进行综合的比较，尤其需要对其科学性以及可行性做客观地分析，确保其方案的选择能够为变电站提供更为安全可靠的保障。此外，对于企业资源还需要实现合理的配置，争取以最低的成本来达到经济效益的最大化，从而不断提升电力企业在市场竞争当中的竞争力。

四、变电一次设计具体探究

（一）电气主接线设计的大致流程

设计师在对电气主接线进行设计的过程中，需要提前了解改扩建变电站的实际环境情况，并对其电压状态以及设备的状态进行具体的分析，从而提高整个方案的针对性以及严谨性。在设计时，需要对电机容量进行精

密且科学的计算，并对主接线的具体形式进行确认。同时，还需要不断进行试验分析、层层把关，以此来不断提升主接线设计方案的精确性，有效防止一些安全隐患的发生。在试验过程中，需要通过不断的试验对限制短路电路进行判断，达到对整个供电系统实现全面保护以及实时保护的效果，不断促进资源的优化配置。在设计时，往往还会面临着一些不确定性的因素，所以对于设计人员来说，除了需要对整个变电站情况做到充分了解以外，还应当不断提升自己的设计能力以及增强自己的专业知识。只有这样，才能对整体的设计效果实现强化。

（二）防雷设计

在变电站改扩建设计当中，防雷设计是非常有必要的，否则很难满足扩建新工程的需要。而防雷设计也有着很多的规范与要求，具体可以分为以下两大方面：一是直击雷的保护。通常在变电站中，其许多的配电装置以及相关设备基本上都是安装在户外，直接裸露在环境当中的，所以往往需要通过户外避雷针来达到对直击雷的保护效果。在避雷带中，想要提升对直击雷的防护能力，应当选择热镀锌扁钢来作为防护材料。二是过压保护，一般在变电站设计过程中，往往为了避免雷电波过电压对线路造成长期的侵蚀，会在其母线上或者是进线上安装一些避雷器，这样才能实现对整个线路的过压保护。除此之外，在变压器中性点加装避雷器也同样能够实现线路的过压保护，具体该如何设计，需要基于实际情况来进行选择。

（三）接地装置引下线设计

一般来说，接地装置引下线设计同样有着一定的要求，因为在设计过程中不仅需要对热稳定性进行考虑，而且还需要对引下线的使用寿命、辐射情况等进行综合的考量。虽然对于其具体的数量并没有要求，但是在变电站改扩建过程中，往往还是需要基于实际的情况来选择适当的引下线数量。从实际情况来看，无论是雷电过电压、操作过电压、以及线路短路的情况，都会对整个的线路系统产生一些直接的影响，情况严重的，甚至还可能引发保护误动或者绝缘子击穿等事故的发生。而接地下引线的方式，则能对上述情况起到一种抗干扰的效果。在对地下引线进行设计时，往往需要提前对设备进行基础形式的分类，如果是独立基础形式，则地下引线的设计应当为双接地的方式;如果是三相何用基础，则地下线的设计应当采用每个基础部分双基地的形式，这样才能确保每个设备的安全，并有效避免雷电、短路等情况的发生。同时，接地装置引下线设计还能起到节约钢材、降低施工难度的作用。

（四）接地材料的选择

在变电站改扩建工程当中，由于容量的扩大，所以对于其节点装置的安全运行有了更高的要求。我国大多数的变电站，其接地装置当中所采用的材料通常为碳钢，这种材料往往在长时间使用之后会出现腐蚀的现象，因此其物理性质会逐渐变得脆弱，严重的还会出现起层以及断裂的情况，而这就会对整个工程的扩建造成很大的影响。并且由于在耐久性上存在着缺陷，所以在一定程度上也会导致工程量以及维修成本的增加。而对于这种情况，在对其接地装置的材料进行选择的过程中，我国的相关从业人员应当积极借鉴一些发达国家的经验与做法。目前，一部分的发达国家已经在接地材料的选择上使用了性能相较更好的铜材料，与碳钢相比，铜材无论是导电性能、热容量、还是耐腐蚀性都要高，唯一的劣势就是价格要高很多。所以在对其接地装置的材料进行选择的过程中，设计人员需要经过综合的考虑，结合变电站实际的情况来做出合理的选择。如果变电站当地的土壤酸碱度、耐腐蚀性较高，或者是对于电气设备的接地要求非常高，则应当可以考虑将铜材作为基地材料的选择;如果现实情况相反，那么则可以适当地考虑使用碳钢材料，从而达到节约成本的效果。

（五）照明系统设计

对于变电站的正常运行来说，其照明系统的设计也非常重要，因为需

要始终确保整个变电站厂房、机房等站点与部门的正常照明，使其即便遇到一些特殊的紧急情况，也能确保整个照明系统的正常运行不会受到太大影响。否则，一旦照明系统难以及时得到恢复，那么很可能会对整个电力企业带来难以弥补的巨大损失。而在对变电站照明系统进行设计的过程中，则需要将其分为工作照明与故障照明两个不同的系统进行设计，这样就能确保在故障发生时，整个变电站的照明也不会受到非常大的影响。具体来说，工作照明系统也就是正常工作运转下的照明，所以在设计时需要基于正常工作下的实际要求来进行设计、基于不同工作层面上的标准来进行设计，以此来确保真个变电站正常运行下的照明需求。而故障照明系统则是一种应急的照明系统，是专门应对故障情况下的设计。例如，如果在变电站出现运行中断等其它故障的情况下，则故障照明系统就能满足整个站点的照明需求，做到能够对疏散通道、安全出口等关键点的照明，确保现场的工作人员都能够安全得到撤离。同时，在对照明系统进行设计的过程中，还需要对整个变电站的经济效益以及应急能力进行综合的考虑，需要达到通过设计不断对资源配置实现优化的效果，以此来保障整个变电站扩建工程正常开展。

此外，还应当将地面的一些特殊结构单元与变电站电气设备连接起来，这样就能在紧急情况发生时，有效避免人员出现触电等安全事故，并且还能在一定程度上提升整个电气设备运行的安全性。

（六）主变压器的选择

在对变电站改扩建过程中，需要对其变压器的容量做到谨慎的选择，需要将变压器的实际用途以及相关的负载特性作为参考。一般情况下，变电站都会拥有两个或者是两个以上的主变压器。所以当其中一个发生故障时，另外一个变压器也能承担相应的工作量。因此，在对主变压器的主应用容量进行选择时，通常不仅需要确保现场供电的可靠性，还应当满足供电容量，并对其供电条件、运行方式以及负荷性能等进行综合的考虑。除此之外，在对变电站进行改建、扩建过程中，还应当确保满足其总工程的经济技术指标控制，具体包括以下两点：

（1）需要保证总荷载恒定，也就是当主变压器因故障或其它情况停止运行时，另一个变压器的总容量需要始终保持相应的供电容量。

（2）还需要始终科学、合理地对变压器的制造能力进行限制。

五、结语

综上所述，变电站作为整个电力系统当中重要的组成部分，对于我国电力的正常供应以及电力项目的正常运行都起着非常关键的作用。因此在其改建、扩建过程中，就不得不对其变电一次设计进行重视，否则就会严重影响到整个电网的正常配电，阻碍相关工业生产企业的正常生产，甚至还可能造成整个社会的经济瘫痪。其中，尤其需要对主变压器的选择、防雷设计、引下线设计、以及接地材料的选择进行重点关注，只有这样，才能起到优化资源配置，提升我国电力企业竞争力的作用。

参考文献：

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