高壓變電站電氣一次設(shè)計(jì)注意問(wèn)題探討

劉文慧

【摘要】變電站是電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它肩負(fù)著電壓轉(zhuǎn)換、電能分配的重任。本文從高壓變電站一次設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析，著重闡述了電氣主接線設(shè)計(jì)、主變壓器選擇、配電裝置以及平面設(shè)計(jì)等問(wèn)題，并提出了優(yōu)化策略。

【關(guān)鍵詞】高壓變電站；電氣一次設(shè)計(jì)；電氣主接線

變電站電氣一次設(shè)計(jì)的主要包括變壓器、發(fā)電機(jī)、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、輸電線路以及電力電纜等電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)。發(fā)電、輸電以及配電過(guò)程都是依靠變電站電氣一次設(shè)備之間的相互連接而進(jìn)行的。變電站電氣一次設(shè)備的各個(gè)零件運(yùn)行是否正常、一次回路與二次回路是否正確，除了會(huì)影響變電站的正常運(yùn)行，還會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常工作。

1.高壓變電站一次設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1.1主接線設(shè)計(jì)

變電站的主接線電器設(shè)計(jì)是電氣設(shè)計(jì)的重要組成部分，它是根據(jù)電網(wǎng)中的地位、出線數(shù)量、回路數(shù)以及設(shè)備的特點(diǎn)來(lái)確定的，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還需要注意供電荷載控制，在滿(mǎn)足供電可靠性、運(yùn)行靈活性以及操作方便的基礎(chǔ)上節(jié)約能源，同時(shí)擴(kuò)大要求，也就是我們常說(shuō)的經(jīng)濟(jì)、靈活和可靠性要求。

在經(jīng)濟(jì)性方面，變電站電氣主接線設(shè)計(jì)要從方便維修、操作，節(jié)約投入成本、擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模等方面進(jìn)行，同變電站高壓側(cè)采用斷路器較小或者之間不采用斷路器來(lái)進(jìn)行接線。在電氣設(shè)計(jì)中，以一次設(shè)備的選擇除了保證接線有效、科學(xué)、安全的同時(shí)，我們要盡可能的選擇經(jīng)濟(jì)、合理的電氣設(shè)備和線路，對(duì)于變電站的占地面積、主接線設(shè)計(jì)等工作都應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇合理的技術(shù)和方法。以高壓變電站的電氣接線設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析。接線設(shè)計(jì)的過(guò)程中要采用雙母線、單母線兩種線路配合，從接線的方式上選擇科學(xué)的線路開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從斷路器中推出設(shè)備，并且將電氣線路投入到使用中，以此作為變壓器、設(shè)備檢修的格力體系，取消那些沒(méi)有必要的系統(tǒng)安全運(yùn)行情況?？紤]到上述種種原因，取消高壓側(cè)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)以及斷路器開(kāi)關(guān)都需要嚴(yán)格按照控制目標(biāo)進(jìn)行。綜上述種種原因分析，我們?cè)诟邏旱淖冸娬驹O(shè)計(jì)中，我們可以取消那些除了側(cè)出現(xiàn)之外的側(cè)進(jìn)隔離開(kāi)關(guān)。對(duì)于那些敞開(kāi)式的設(shè)備而言，在斷路器的選擇上我們還可以設(shè)置一些現(xiàn)場(chǎng)檢修要點(diǎn)，必要的時(shí)候還可以直接設(shè)置安全隔離帶，從而保證周?chē)O(shè)備運(yùn)行環(huán)境安全。在這個(gè)過(guò)程中，組合器是斷路器的重要組成部分，隔離開(kāi)關(guān)、電流電壓互感器是一個(gè)集成設(shè)備，通常都是按照絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修的。隨著設(shè)備制造水平的提高，設(shè)備可靠性大為提高，因此為開(kāi)關(guān)檢修設(shè)計(jì)的斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)就關(guān)失去了存在的必要性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1.2高壓變電站的典型接線方式

在高壓變電站電氣設(shè)計(jì)中，主要考慮的就是終端變電站以及中間變電站。前者變電站則接近高壓變電站負(fù)荷中心，并在其中分為兩路進(jìn)線，從而將電能分配給低壓用戶(hù)，而實(shí)現(xiàn)這一分配的主要是通過(guò)兩臺(tái)主變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。終端變電站的高壓側(cè)主接線形式有三種：?jiǎn)文妇€接線；內(nèi)橋接線以及線路變壓器組接線。對(duì)于單母線接線方式，主要是用在220kV變電站的高壓側(cè)主接線，且單母線分段的接線方式則是用在220kV變電站的低壓側(cè)主接線。

3.電氣一次設(shè)備的選擇注意問(wèn)題

3.1變電器的選擇

變電站變電器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)要把主變壓器作為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員對(duì)變電器的設(shè)計(jì)就是對(duì)主變壓器的選擇與設(shè)計(jì)。對(duì)于高壓變電站，其主變壓器的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮以下內(nèi)容：①一些具有冷卻功能的設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)主變壓器的外部工作環(huán)境、本身結(jié)構(gòu)特征以及具體容量來(lái)決定；②變電器的選擇應(yīng)當(dāng)以確定的有載調(diào)壓或無(wú)激磁調(diào)壓方式來(lái)決定；③必須嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)要求設(shè)備的相數(shù)、繞組數(shù)、繞阻的接線組別等的實(shí)際需要作為最終變電器確定的條件。

3.2斷路器的選擇

斷路器的選擇會(huì)對(duì)變電站運(yùn)行的安全性產(chǎn)生重要影響，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)斷路器的選擇給予充分的重視。①設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)盡可能延長(zhǎng)斷路器的使用壽命以及保證其性能發(fā)揮正常，盡量選擇安裝方便，簡(jiǎn)于檢修的斷路器；②斷路器的選擇應(yīng)當(dāng)確保其在電力系統(tǒng)合閘運(yùn)行時(shí)還具備足夠的導(dǎo)電性，以保證在負(fù)荷電流以及短路電流通過(guò)時(shí)，設(shè)備還具有良好的動(dòng)穩(wěn)定性能與熱穩(wěn)定性能。

4.電氣接地設(shè)計(jì)

在實(shí)際的變電站設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，為確保變電站電氣一次設(shè)備的正常運(yùn)行以及避免施工人員因觸電而發(fā)生安全事故，一般會(huì)將電氣設(shè)備的某部分與大地進(jìn)行良好的連接，這就是我們所說(shuō)的電氣接地設(shè)計(jì)。電氣接地除了可以有效防止觸電，還可以避免電氣一次設(shè)備的機(jī)械性損害，有效避免火災(zāi)、爆炸的發(fā)生。一般地，變電站電氣一次設(shè)備的正常接地裝置主要是由接地體與接地線組成，接地體一般分為自然接地體與人工接地體兩種，最常用的是自然接地體，接地體多采用角鋼，只要將其端部削尖，則可直接打入地中；而接地線一般都采用扁鋼或圓鋼。

接地體一般是環(huán)繞著變電所進(jìn)行敷設(shè)，而變電所的高壓配電室與低壓配電室分別有兩處都與接地體連接，變壓器只有一點(diǎn)與接地體連接起來(lái)的。另一方面，變電所內(nèi)高壓配電室、低壓配電室與變壓器室均在室內(nèi)用扁鋼連接成一整體。最后，接地電阻的計(jì)算值應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足高壓小接地系統(tǒng)的保護(hù)接地以及低壓電氣設(shè)備保護(hù)接地與工作接地電阻計(jì)算值。

5.電氣防雷設(shè)計(jì)

電氣防雷設(shè)計(jì)主要是為了避免直擊雷與雷電過(guò)電壓的傷害，變電站電氣一次設(shè)備的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)主要有三種，即直擊雷保護(hù)、雷電過(guò)電壓保護(hù)以及接地防雷保護(hù)。直擊雷保護(hù)即指變電站采用屋頂避雷帶避免直擊雷的侵害，這是因?yàn)樽冸娬九潆娧b置主要是全戶(hù)內(nèi)布置的，屋頂避雷帶應(yīng)使用熱鍍鋅扁鋼，同時(shí)應(yīng)當(dāng)將其牽引到下部分與主接地網(wǎng)安全連接；而雷電過(guò)電壓保護(hù)主要是指為避免線路侵入雷電波造成電壓過(guò)高，因此在高壓進(jìn)線與低壓母線上分別安裝特定的避雷器；接地防雷保護(hù)是指變電站接地方式主要以水平接地體為主，以垂直接地極作為輔，另外主接地網(wǎng)應(yīng)當(dāng)選擇6mm×6mm的鍍鋅扁鋼，垂直接地極則應(yīng)當(dāng)選擇50mm×50mm×2500mm鍍鋅角鋼。最后，設(shè)備引下線最好選擇60mm×8mm鍍鋅扁鋼。接地防雷設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能布置在配電站之外的空地中，同時(shí)要將接地極深埋；主接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)當(dāng)小于0.5Ω，還要注意在經(jīng)常出入的大門(mén)處設(shè)置一些與主接地網(wǎng)連接的均壓帶。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電站電氣的一次設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合工程，它是電力系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分。要想做到變電站電氣一次設(shè)計(jì)的完美實(shí)現(xiàn)，除了有一份成功的變電站電氣設(shè)計(jì)方案之外，還需要注意諸如配電器、電氣設(shè)備以及接線方式等方面的選擇問(wèn)題，只有這樣，才能使變電站在實(shí)際的運(yùn)行中獲得最大的效益，才能使變電站電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用電的安全性，才能最終確保電力系統(tǒng)較高的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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