浅析变电站改建工程电气一次设计

浅析变电站改建工程电气一次设计

孙博

（新疆电力勘察设计院新疆乌鲁木齐市830011）

摘要：随着城市化的建设与发展，各地区性用电需求的增长趋势也是尤为显著的。对变电站进行改建是提高变电站运行可靠与稳定的最主要措施之一。在变电站改建工程中需要做好电气一次设计。

关键词：变电站;改建工程;电气一次设计

引言

在电力基础设施逐渐普及的情况下，广大电力用户对电力设备稳定性提出了更高的要求。变电站作为电力输送环节中重要的一部分，其规模以及数量都快速增长。近年来变电站改建工程逐渐增多，为了保证变电站电气一次设计中供电的稳定性，对其中存在的问题进行分析是很有必要的。

1变电站改建工程电气一次准备工作

在对变电站进行一次设计前，设计人员需要全面了解工程实际情况，基于变电站特点与建设需求来确定设计方向。将收集到的各项资料数据作为设计的依据，对设计方案进行可行性研究分析，确保所有设计方法均满足实际建设要求以及专业规范。变电站电气一次设计方案完成后，电力公司相关部门应该组成审核小组，对其中容易出现纰漏的地方进行层层审核，对问题应该采取零容忍的态度。审核阶段，审核人员应该按照科学的方法计算变电站所需的电气设备数量，并保证电气设备的容量在符合需求的条件下不构成浪费。

2变电站改建工程电气一次设计要点

2.1主变压器设备的选择

为了确保电气一次部分的设计能够顺利落实，需要选择对应的主变压器。一般情况下，主变压器容量较大，容易增加变压器空载损耗，容易造成过多损耗，不符合能源节约的要求；而变压器容量过小，则无法保证电力负荷，也不能适应如今不断增长的电力负荷要求。基于上述分析，在选择变电站主变压器时，需将长期使用情况下其电力负荷的预期增长情况纳入考核标准中，还要充分考虑到一旦有1台主变压器故障时，有无其他供正常使用的主变压器。

（1）变压器的台数：站用变台数的设计往往出现在一些大中型变电站中，由于受到接线方式及站用变台数自身特点限制，需要综合考虑经济性、灵活性多方面因素。为保证变电站能够持续有效运行，一般应至少安装两台以上，这样在其中一台故障停运后还有备用变压器维持运行，确保变电站能够正常供电。具体数量的确定应结合当地供电条件、负荷性质以及运行方式等因素进行综合分析。

（2）主变压器的容量。在进行容量设计时必须要满足以下几点需求：首先，长期性发展需求。在变电站建成之后主变压器是不可以随意更换的，因此，必须要考虑到该片区在今后较长一段时间的发展。具体而言，主变压器的容量应当设计成该变电站建设成功投入使用之后五到十年可能产生的用电负荷，并考虑到该片区更远的用电负荷发展情况。

2.2电气主接线及防雷接地设计

（1）主接线设计。主接线设计时应该综合考虑主接线在整个电网中的位置、主接线涉及到的回路数量以及安装过程中用到的电力设备的特点。从经济的角度来说，主接线设计应该保证以后维修工作的方便，并控制投入成本，为以后电力设备规模扩大留有一定空间，建议在变电站高压一侧采用容量比较小的断路器。接线设计应该采用单母线和双母线相结合的方式，科学设计开关安装的位置。对于断路器的安装，要在其周边设置一些检修要点，出于安全性的考虑，有些电力项目施工过程中还设置了安全隔离带，这对于电网系统的安全性有质的提升。

（2）接地方式设计。变电站电气一次设计中接地的目的是提高各电气设备运行的可靠性，避免产生人身触电安全事故，安装时将电气设备部分元件与地面进行可靠的电气连接。接地设计时要考虑减少设备运行的机械损伤，并减少甚至避免火灾、爆炸等事故的发生。变电站常用接地装置有接地线与接地体两种，其中接地体一般采用角钢为原料，对其尖端部位进行削减，最后埋入地下；接地线为保证其功能性，一般选择用圆钢或者扁钢为原料。为提高变电站各电气设备运行的安全性，一般应在变电站周围对接地体进行敷设处理，并且对于高低压配电室来说，需要设置两处接地体相互连通，与室外环境接地进行有效连接，形成统一有效的接地整体。

（3）防雷设计。变电站电气一次设计中的防雷设计主要从三个方面展开，即直击雷防护、接地防护以及雷电过电压防护。直击雷防护指的是采取一定的措施避免直击雷的伤害，这类设施主要安装在屋顶上，一般由避雷针、接引线以及接地线等组成，它能够将直击雷疏导进大地中，避免直击雷对变电站的伤害。接地防护也是防雷设计中的一部分，它通过安全的线路将屋顶防护装置同地下主接地网连接起来，完成雷电的疏导工作。雷电过电压的防护是一种间接性防护，其避免的并非雷电直接性的伤害，主要为了防止雷电发出的雷电波影响电路中电压，这种雷电波能够使得电路中的电压在短时间内升高而带来风险。因此，应该在主接地网周边设置均压带，其能够将短时间内升高的电压平均分配，避免局部线路电压过高而出现燃烧。

2.3新增电气设备的选择

变电站进行改建过程当中，经常会需要新增一些电气设备，主要包括断路器设备、隔离开关装置以及电流互感器装置等，需要注意：（1）断路器。断路器设备额定电流>Ig；设备额定开断电流>Id；设备动稳定电流>Ich。（2）隔离开关。隔离开关设备额定电流>Ig；设备热稳定电流>Id；设备动稳定电流>Ich。（3）电流互感器。互感器设备热稳定电流>Id；设备动稳定电流>Ich。

2.4配电装置设计

变电站常用高压配电装置在对其布置方式进行设计时，以布置形式为依据可以分为屋内布置与屋外布置两种，其中屋外布置又可以分为中型、高型与半高型三种布置方式。不同的布置方式所具有的特点不同，所对应的设计需求也各不相同，应从实际情况分析来确定最终设计方式。屋外中型布置具有经济性高、可靠性高以及设置简单等特点，只需要在地面设备支架上完成电气设备安装即可，不需要在母线下面位置安装。屋外高型布置基本上是在双母线的情况下应用，安装时将双母线进行隔离，并选择上下重叠的方式设置开关。屋外半高型设计方式应用时可以有效缩短配电装置的跨度，扩大了布线线路面积，一般不会应用于进出线回路少的变电站。实际应用时即对双母线进行隔离，并在母线升高下方安装断路器与电流互感器。

2.5变电站监控系统设计

变电站的长期稳定运行往往离不开一个科学的、全面的监控系统，变电站改建工程还应注意做好监控系统设计，需考虑应用高性能通讯技术和信息化技术，以实现在线控制和全面监督，及时获取电气一次部分体系中电气设备的实际运行信息和相关数据，并将分析结果及时反馈给监控系统终端。通常变电站监控系统中，主要包含三层结构。首先，第一层设计中包含上位机，作为监控系统整体的中心，主要由计算机、组态软件组成。其次，第二层设计主要是PLC，主要分布在监控系统控制室中，属于软冗余。最后，第三层设计包括主要的控制电气设备，如隔离开关和断路器等，能够对电流和电压等具体参数进行监督和控制。除了PLC是通过以太网进行连接以外，其余主控制计算机均通过普通网卡与以太网相连，从而与控制系统构成了一个相对完整的通信体系，能够实现实时通信和切换。

3结束语

综上所述，在对变电站改建工程进行电气一次设计时，应结合变电站特点，以提高供电运行可靠性为根本性目的，对各个设计阶段进行综合分析，选择有效的方式进行设计，提高整个电气系统的设计效果，为变电站的正常运行提供保障。

参考文献

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[2]荣莉.计算机监控系统在变电所典型设计中的应用[J].电气应用,2007,26(4).

[3]吴红卫.关于高压变电站电气一次设计应注意问题的研究[J].通讯世界,2013,（21）.