变电站电气一次设计注意问题探讨

变电站电气一次设计注意问题探讨

王文飞1范茜勉2屈彦明3常伯涛4

中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司河北石家庄050000

摘要：随着社会的不断发展，人们的生活水平得到了明显的提升，人们对电能的需求也越来越大。我国电网的建设规模在不断扩大，而电网中最主要的部分就是变电站，变电站是否可靠运行直接影响着电网安全和稳定运行，因此应该加强对变电站电气设计的研究。本文对变电站电气一次设计过程中需要注意的问题进行了分析，以期为相关人员提供参考。

关键词：变电站；电气一次设计；注意问题

引言

变电站中有很多的电气设备和线路，主要包括变压器、断路器、隔离开关、输电线路、电力电缆等。而变电站中的电气一次设备直接用于输、配电能，将电能输送到各用电户，是变电站重要的组成部分，直接影响着电力系统的配电的质量。因此，变电站电气一次设计工作十分重要，相关人员应该加强对变电站电气一次设计的研究，在进行电气一次线路设计时一定要保证设计方案科学合理，进而为变电站的安全、稳定运行提供保障。

1变电站在电气一次设计的重要性

变电站电气一次设计的主要包括电气设备的布置、电气设备的选型、电气设备的主接线选择等，是确保变电站能够正常运行的关键环节，因此在进行变电站一次设计时要保证设计方案的实用性、科学性、合理性。进而提升电力企业的整体供电质量，满足人们的用电需求。

2主接线设计需要注意的问题

在变电站的相关设计工作中，要以保证系统的安全、可靠运行为基础，电气一次主接线的设计是变电站设计中的关键环节，在进行设计的过程中必须要结合电网中的出线数量、电气设备的特点等。同时，要注意其供电的可靠性、能源的节约、电力运行的灵活性等。（1）可靠性。具体要求在于断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；（2）灵活性。在调度时，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求；在检修时，能够方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线；（3）经济性。在进行电气设计的过程中，对一次设备的选择除了需要保证接线方面的科学、安全性，还必须要最大限度的选择相对经济、合理化的线路以及电气设备等，尽量减少占地面积，合理选择主变压器的种类、容量、数量。

以某电厂的变压器为例，（1）总装机容量为2400MW，占系统总容量的20％，对于总装机容量超过系统总容量的15％时，单机容量的选择不宜大于系统总容量的10％，以保证在该机检修或事故情况下系统供电的可靠性，另外，为使生产管理及运行、检修方便，一个发电厂内单机容量以不超过两种为宜，台数不超过6台为宜，且同容量的机组应尽量选用同一型式，选取凝汽式300MW和600MW发电机组符合要求；（2）运行方式及年最大负荷利用小时数直接影响主接线的设计。该厂年最大负荷利用小时数为6500h，且单机容量在200MW以上，其主接线应务必保证供电可靠性为主进行选择，此外还应该考虑其发展规划，考虑方便扩建。

3防雷设计需要注意的问题

变电站电气一次设备的防雷设计主要有直击雷保护、雷电过电压保护以及接地防雷保护。其中直击雷保护指变电站采用屋顶避雷带避免直击雷侵害，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和主接地网进行安全连接；雷电过电压保护指为避免线路侵入雷电波造成电压过高，在高压进线与低压母线上分别安装特定的避雷器；接地防雷保护是指变电站接地方式主要以水平接地极为主，以垂直接地极为辅，主接地网应当选择6mm×6mm的镀锌扁钢，垂直接地极则应当选择50mm×50mm×2500mm镀锌角钢。最后，设备引下线最好选择60mm×8mm镀锌扁钢。接地防雷设计应当尽可能布置在配电站之外的空地中，同时要将接地极深埋，主接地网的接地电阻应当小于0.5Ω，还应该注意在经常出入的大门处设置与主接地网连接的均压带。

4照明系统设计需要注意的问题

在高压变电中必须要保证正常运行的厂房、机关站以及机房等各部门的照明系统正常运行，这样一旦发生紧急情况就能将工作人员及时疏散，并及时处理安全事故，进而有效降低事故造成的损失，维护变电站的安全、稳定运行，进而保障供电企业的经济效益。总之，在涉及照明系统时必须综合考虑照明系统的经济效益以及应急能力等方面。

5补偿装置设计需要注意的问题

在变电站电气一次设计中设定无功补偿装置，这样能够使供电设备的电压平衡得到保障，同时还能保障供电系统在失压的情况下不会出现短路，从而进一步确保供电系统的安全避免其受到短路的影响。无功补偿装置一般来说主要包括并联电容器、串联电容以及同步调相机等补偿装置。电气工作人员在具体的电气设计中必须要掌握其工作原理以及操作，进而发挥补偿装置的作用。

6变电站电气接地设计需要注意的问题

在进行电气接地设计时通常需要将电气设备的相关部分直接与大地进行有效连接。且在电气的接地方面除了能真正有效的防治其产生触电事故，同时还能避免电气一次设备受到机械性损害，有效预防了变电站爆炸以及火灾的出现。通常变电站中电气一次设备所进行的正常接地装置主要也是通过接地体和接地线两者共同组成，最为常用的接地体主要是自然接地体，可将其划分为人工、自然两部分，相应的接地线通常都是使用圆钢或者是扁钢来进行。而且在变电所中的高压、低压配电室以及变压器室等都可以直接在室内采用扁钢材料连成一体。接地电阻的计算值应当满足高压小接地系统的保护接地以及低压电气设备保护接地与工作接地电阻计算值。

7电气一次设备的选择应注意的问题

7.1变电器的选择

主变压器的设计时变电站设计的关键环节，对变电器的设计就是对主变压器的选择和设计。在进行主变压器的选择和设计时应当考虑：（1）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；（2）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；（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。

7.2断路器的选择

断路器直接影响着变电站能否正常运行，设计人员在选择断路器时应该充分考虑以下几个方面：（1）应当尽可能地延长断路器的使用寿命，保证其性能正常发挥，尽量选择安装方便，便于检修的断路器；（2）断路器的选择应当确保其在电力系统合闸运行时具备足够的导电性，从而保证在负荷电流以及短路电流通过时，设备具有良好的动稳定性以及热稳定性。

结束语

综上所述，变电站的电气一次设备在变电站的运行中发挥着重要的作用，在进行电气一次设计的过程中需要考虑多个方面的内容，包括变压器、断路器的选择、电气主线路的接线、防雷设计、电气接地设计、照明系统设计以及补偿装置设计等，设计人员在进行设计的过程中要对设计中可能出现的问题进行分析，从而设计出更加科学、合理的设计方案，进而为电力系统的安全、稳定运行提供保障。

参考文献：

[1]吴寿杰.关于高压变电站电气一次设计应注意问题的研究[J].科技展望，2015，25（13）：105.

[2]张涵羽.110kV变电站部分电气一次设计浅析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（12）：311-312.