變電站電氣一次設(shè)計探討

郭昊 張召

目前，變電站電氣一次設(shè)計的內(nèi)容主要包括變壓器、發(fā)電機、隔離開關(guān)、斷路器，輸電線路和電力電纜等設(shè)備。配電，輸電、發(fā)電的過程中是依靠電氣一次設(shè)備之間的相互連接構(gòu)成的。隨著電力市場的改革發(fā)展，發(fā)電企業(yè)對于電氣一次設(shè)備的性能、安全性和穩(wěn)定性以及施工的安全和質(zhì)量等各方面的要求也越來越高。針對現(xiàn)狀和發(fā)展的形勢，從變電站電氣一次設(shè)計方面的質(zhì)量進行探討。從防患于未然的角度來對變電站的電氣一次設(shè)計及設(shè)備的維護、檢修進行探討，致力于尋求一條能擺脫過于被動的、安全隱患較多和質(zhì)量控制不足的設(shè)計方式，從而提高設(shè)備的可靠性和安全性，以便更好的提高變電站電氣一次設(shè)計的效益和經(jīng)濟性，提高使用的效益和質(zhì)量。

1做好變電站電氣一次設(shè)計的準備工作

可行性研究是基本建設(shè)程序中為項目核準提供技術(shù)依據(jù)的一個重要階段。為滿足輸變電工程核準要求，在工程前期工作中，一定要根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，結(jié)合輸變電工程特點，編制出符合規(guī)程、規(guī)范要求，滿足可達到深度要求的設(shè)計成品。變電站可行性研究必須貫徹國家的技術(shù)政策和產(chǎn)業(yè)政策，執(zhí)行各專業(yè)的有關(guān)設(shè)計規(guī)程和規(guī)定，推進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型電網(wǎng)建設(shè)，推廣應(yīng)用通用設(shè)計、通用設(shè)備，促進標準化建設(shè)。同時，在變電站前期工程設(shè)計中必須完整、準確、充分地掌握設(shè)計原始資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體而言，應(yīng)首先掌握下列基礎(chǔ)資料：變電站站址位置、站址的地震烈度、環(huán)境污穢等級、出線走廊情況、變電站周圍道路狀況、變電站地質(zhì)情況等。在進行變電站前期工程設(shè)計時，應(yīng)設(shè)計任務(wù)明確，依據(jù)性文件可靠，設(shè)計原則明確，符合國家的發(fā)展方針，貫徹兩型一化設(shè)計原則，符合規(guī)程、規(guī)范要求，全面考慮本期與遠期規(guī)模，合理規(guī)劃，技術(shù)經(jīng)濟指標較為先進合理。

2電氣主接線設(shè)計

變電站電氣部分的主體就是電氣主接線設(shè)計，它對整個電力系統(tǒng)運行的可靠性和靈活性起著直接的影響作用，并且對擬定電氣設(shè)備的選擇、繼電保護、配電裝置布置、自動裝置和控制方式都有著十分重要的影響。在變電站改建過程中，對電氣主接線設(shè)計應(yīng)該盡可能的保證其可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，做到經(jīng)濟合理?？煽啃允请姎庵鹘泳€的基本要求，即要求電氣主接線的設(shè)計不僅要能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并且要能靈活的在各種運行方式之間進行轉(zhuǎn)換。

3合理選擇電氣設(shè)備

在系統(tǒng)主接線、負荷計算和短路電流計算的基礎(chǔ)上，進行電氣設(shè)備選擇，在選擇時遵守了以下幾項原則：(1)按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的額定值。(2)按短路條件校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定。(3)檢驗安裝地點的三相短路條件并校驗開關(guān)電器的斷流能力。(4)根據(jù)安裝地點、工作環(huán)境、使用要求及供貨條件來選擇電氣設(shè)備的適當形式。在此基礎(chǔ)上，要確定主變壓器臺數(shù)。城網(wǎng)變電站中一般配有2臺或多臺主變壓器，當其中一臺變壓器出現(xiàn)故障時，可以將其負荷自動轉(zhuǎn)移至正常運行的變壓器。對于一座變電站，在滿足相同的供電能力和供電可靠性的前提下，安裝兩臺或三臺變壓器哪個方案更合理，如何選擇合適的主變壓器臺數(shù)，需要根據(jù)城醫(yī)供電條件、負荷性質(zhì)及運行方式等條件，從經(jīng)濟和技術(shù)方面考慮以下幾個因素：(1)主變總?cè)萘吭诳傌摵刹蛔兊那疤嵯拢Ｒ慌_主變壓器時，要求仍具有相同的供電能力。(2)變壓器制造容量限制。(3)占地面積城網(wǎng)變電站位于市內(nèi)，節(jié)約占地具有十分重要的意義，顯然安裝三臺變壓器比安裝兩臺變壓器要多占地。

4接地技術(shù)

為了保證電氣設(shè)備的正常工作或防止人身觸電。而將電氣設(shè)備的某部分與地面做良好的電氣連接，稱為接地。接地的目的有以下幾個：防止人觸電。防止電氣設(shè)備的機械性損壞，防止火災(zāi)及爆炸。電氣設(shè)備正常工作接地裝置由接地體和接地線兩部分組成。接地線通常采用扁鋼或圓鋼，接地體通常采用角鋼，將端部削尖，打入地中。接地體有自然接地體和人工接地體，一般采用自然接地體。接地體圍繞變電所周圍敷設(shè)。高壓配電室和低壓配電室分別有兩處和接地體連接。變壓器室有一處和接地體連接，另外，高壓配電室、低壓配電室和變壓器室在室內(nèi)用扁鋼聯(lián)成一體。高壓開關(guān)柜、補償電容器和低壓配電屏的外殼與底座角鐵用螺絲牢固連接，外引接地線和變電所內(nèi)各接地裝置的接地聯(lián)絡(luò)線和底座角鐵連接，變壓器的工作接地由中性點引下。接地電阻計算按滿足高壓小接地系統(tǒng)的保護接地和低壓電氣設(shè)備的保護接地、工作接地電阻計算。

5防雷設(shè)計

(1)直擊雷保護：變電站配電裝置為全戶內(nèi)布置，采用屋頂避雷帶防直擊雷。屋頂避雷帶采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，并用60mm×8ram熱鍍鋅扁鋼引下與主接地網(wǎng)可靠連接。(2)過電壓保護：為防止線路侵入的雷電波過電壓，在110kV進線及10kV每段母線上分別安裝避雷器。主變壓器10kV側(cè)引出線利用母線避雷器來保護過電壓。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變壓器110kV中性點裝設(shè)一臺避雷器及放電間隙。(3)接地：接地方式以水平接地體為主，輔以垂直接地極，主接地網(wǎng)采用6ram×6ram鍍鋅扁鋼，垂直接地極采用50mm×50mm×2500mm鍍鋅角鋼，設(shè)備引下線選用60mm×8mm鍍鋅扁鋼。布置盡量利用配電樓以外的空地，深埋接地極。變電站主接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)不大于0.5Ω。經(jīng)常出入的大門處設(shè)置與主接地網(wǎng)相連接的均壓帶。二次設(shè)備室接地采用銅排，10RV配電裝置柜內(nèi)接地也采用銅排。GIS設(shè)備接地采用50ram×5mm銅排。

6照明設(shè)計

照明范圍包括；內(nèi)、外廠房；內(nèi)、外開關(guān)站；內(nèi)、外機房等幾個部分。每個部分均設(shè)置工作照明和事故照明兩個系統(tǒng)。工作照明按照各工作面的標準照度進行設(shè)計；當工作照明發(fā)生故障而中斷時，為保證運行人員繼續(xù)工作或安全疏散，廠內(nèi)重要工作場所、主要疏散通道、安全出口和樓梯間均設(shè)置事故照明。平時事故照明由工作照明電源供電，一旦工作照明電源消失，自動裝置將迅速把事故照明切換到直流電源。室外照明采用集中并分組控制，室外照明配電箱內(nèi)裝設(shè)聲、光控系統(tǒng)，以節(jié)約用電。照明燈具選用光通量大，壽命長的氣體放電燈以及減光系數(shù)小的新型輕巧的燈具。除中控室采用塑料絕緣導(dǎo)線穿難燃PVC塑料管暗敷外，其他均為明線敷設(shè)，室外照明線路采用電纜穿熱鍍鋅鋼管敷設(shè)比較好。

綜上所述，變電站電氣一次設(shè)計的合理性、經(jīng)濟性是衡量變電站質(zhì)量的重要參數(shù)。在滿足規(guī)范性要求的前提下，設(shè)計人員要在進行方案確立和設(shè)備選型時，考慮設(shè)計成果在實際工況條件下的適用性和合理性，同時也需考慮為業(yè)主節(jié)省建設(shè)資金和方便設(shè)備設(shè)施的運行維護。此外，設(shè)計時要預(yù)估施工中有可能存在的風(fēng)險，盡量降低并提出安全措施，在有可能造成停電的改、擴建工程中，要提出合理化的施工建議以減少停電損失。