變電站電氣一次設計現(xiàn)狀及改善措施

鄧彬

摘要：在我國社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展的推動下，電力產(chǎn)業(yè)逐漸成為熱點產(chǎn)業(yè)，并被人們高度關注，這就使得變電站電氣一次設計存在的問題不斷顯露。為了提高變電站的服務質量，電力企業(yè)必須重視變電站電氣的一次設計。由此可見，詳細研究變電站電氣一次設計現(xiàn)狀及改善對策是非常必要的，它能夠在一定程度上提高變電站的服務質量，從而滿足人們的用電需求。

關鍵詞：變電站;電氣一次設計;現(xiàn)狀;改善策略

一、變電站電氣一次設計的現(xiàn)狀及基本要求

1.1 變電站電氣一次設計的現(xiàn)狀

對于變電站電氣一次設計存在的問題，比如設計人員素質水平參差不齊，哪怕對于同一建筑規(guī)模的變電站的理解都有不統(tǒng)一的情況，這主要體現(xiàn)了變電站的復雜性，比如變電站的地形地勢、布置形式、與周圍相關建筑物以及電氣設備的安裝環(huán)境等，都會對電力設計產(chǎn)生一定的影響，使每個人對于同一設計任務產(chǎn)生偏差理解。

1.2 變電站電氣一次設計的基本要求

在進行變電站電氣一次設計的過程中，要按照一定的基本要求，其中主要包括以下幾個方面：①在對變電站內設備間進行連接時，為了保證變電站能夠進行安全穩(wěn)定的運行，要使用可靠的并符合標準的接線方式;②電力設計單位對變電站進行電氣一次設計的過程中，為了有效保證后期負荷發(fā)展裕量需求，根據(jù)相關區(qū)域的電力需求，電力設計單位需要進行相應的水平年設計并盡量保證容量在5年內的可持續(xù)性;③在設計變電站結構時，電力企業(yè)需要選擇具有較好綜合性能的電氣機械，從而保證實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化;④電力企業(yè)在對變電站的內部進行相關電氣設計時，為了保證變電站不出現(xiàn)相應的問題，需要對電力體系的自動化發(fā)展進行重視。

二、電氣設備選擇的相關問題

2.1電氣設備選擇的問題

變電站由非常多的電氣設備組成，那么在選擇這些設備的時候，要特別重視短路電流計算等相關問題，對不同的電流需要進行不一樣的驗算。目的在于增加設備的操作靈活性，使用穩(wěn)定性，以及經(jīng)濟性能等，關系到電力企業(yè)長遠發(fā)展的關鍵點。如果電流計算不準確，那么設備使用過程中很容易出現(xiàn)短路故障，造成設備損毀甚至火災等危險。對機器設備的使用壽命有著極大的威脅，對整個電力系統(tǒng)的安全運行十分不利。所以一定要全方面的考慮相關影響因素，增加設備的使用效率，給企業(yè)帶來長遠的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2設計主接線不科學

變電站設計的原則就是秉著可靠性，穩(wěn)定性，安全性為本的原則。整個電力系統(tǒng)的線路組成復雜，造價昂貴，有著很高的成本支出，這對城市的發(fā)展有著積極作用，所以在進行設計工作的時候，把城市發(fā)展作為首要因素，以可靠安全為基礎，合理的利用空間，以免后期出現(xiàn)問題。但是系統(tǒng)維護方面的技術還不夠成熟，導致很多復雜的線路維護起來難度很大，影響了變電站電氣一次的發(fā)展。

2.3變壓器的選擇問題

變電站整個電力系統(tǒng)的核心部位就是變壓器，它是電力系統(tǒng)的心臟，起著至關重要的作用。一旦發(fā)生故障或者出現(xiàn)運行不穩(wěn)定等問題，意味著整個供電系統(tǒng)都會發(fā)生故障。所以在選擇和規(guī)劃城市用電和發(fā)電時，一定要注意變壓器的選擇。變壓器選擇的科學合理，不僅能夠節(jié)約能耗，還能提高變電站的利用率。在進行變電站電氣一次設計進行時，就要先參考當?shù)爻鞘械挠秒娞攸c以及持續(xù)性的用電有何變化。最終對變壓器的參數(shù)進行設計和選擇以確定變壓器的選擇。

三、變電站電氣一次設計改善措施

3.1全面落實一次設計前期準備工作

在變電站電氣一次設計時，其前期準備工作十分重要，關系著后續(xù)工作是否可以順利進行。因此，在變電站正式施工前，需要進行系統(tǒng)全面的分析，將前期準備工作做好，對國家有關變電站電氣一次設計的規(guī)定有一個了解，并以此為參考，結合變電站的實際情況進行電氣一次設計，這樣，才能從根本上保證電氣一次設計的科學、規(guī)范合理性。同時，變電站一次設計還要著眼未來，并綜合各類文獻資料，設計標準來設計。

3.2優(yōu)選變壓器

在變電站一次電氣設計中，變壓器的選型是很重要的環(huán)節(jié)，具體可以從如下方面入手：一是要根據(jù)變壓器所在環(huán)境、自身結構、性能等來選擇節(jié)能型低損耗的變壓器，并要求：a、鐵芯材料選用同一批次的優(yōu)質、低損耗的冷軋晶粒取向硅鋼片，以改善鐵芯性能;b、繞組采用同一廠家、同一批次的（無氧）半硬或自粘型銅導線，且繞組設計應使電流和溫度沿繞組均勻分布，使繞組在全波和截波沖擊使用時得到最佳的電壓分布，消除繞組中的電場集中，局部放電水平應滿足要求。通過以上措施，可達到節(jié)能的效果。

3.3優(yōu)選導體及有關設備

導體和有關設備的選擇要綜合考慮導體設備的載流量及相互間絕緣配合度，同時，還要分析動熱穩(wěn)定性是否會影響設備。設備部分，一般按照DL/T 5352-2018 《高壓配電裝置設計規(guī)范》中相關規(guī)定和設備生產(chǎn)廠家主流產(chǎn)品進行選擇。導體部分，因為鋁包鋼芯鋁絞線在國外有較長的運行歷史，與相同結構的普通鋼芯鋁絞線相比，抗腐性能好、能耗低。普通鋼芯鋁絞線的內層鋁單絲與鍍鋅鋼絲直接接觸，在外界水汽和污染物浸漬下二種具有不同電勢的金屬之間產(chǎn)生電位腐蝕，加速鋼芯的老化。而鋁包鋼芯鋁絞線的鋼絲上被鋁層包裹而不與鋁股接觸，避免了電腐蝕，進一步提高了抗腐能力，延長了導線使用壽命。而且，目前因生產(chǎn)工藝日趨成熟，鋁包鋼芯鋁絞線價格有所下降，經(jīng)濟效益將日益明顯。

3.4無功補償配置

電網(wǎng)無功不足會引起電網(wǎng)損耗加大，電壓質量降低，故按照“分層、分壓、就地、適時地達到無功平衡，減少無功功率的異地傳輸”的原則，配置分組投切型無功補償裝置就尤為重要。在設計過程開始時，就需要設計單位對無功補償容量、形式及調節(jié)方式加以明確，并在之后的運維中通過調度部門時時監(jiān)控調整，以提高電網(wǎng)運行電壓，減少網(wǎng)損。

3.5重視電纜選型及電纜防火問題

電力電纜及控制電纜選用銅芯電纜，以提高載流量、降低損耗。一般地，戶內采用電纜溝、活動地板及穿管等敷設方式， 戶外采用電纜溝、穿管等敷設方式。電纜橋架采用鋼材質，電纜托臂及立柱采用熱鍍鋅型鋼。

在實際工程設計和施工中，高壓動力電纜、二次電纜應分層或分溝敷設。特別是電纜防火阻燃措施需按國標GB50217-2018《電力工程電纜設計規(guī)范》中電纜防火和阻止延燃措施設計。為防止電纜著火延燃，在屋外電纜溝與屋內電纜溝的接口處，主電纜溝與分支電纜溝的接口處設置阻火墻予以封堵;在電纜進入開關柜、屏、盤的孔洞耐火材料進行封堵;電纜穿過阻火墻和耐火材料的區(qū)段，在電纜表層涂刷防火涂料。

四、變電站設計中的新技術、新工藝

對于國家提倡的新產(chǎn)品、新技術、新工藝、新材料四新技術應用來說，具體有以下幾點可供參考：

1、智能變電站技術應用

采用“智能化、模塊化、集成化”的思路，融入“安全、可靠、智能、高效”的理念，一次設備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術可實現(xiàn)主變油中溶解氣體在線監(jiān)測、GIS局放帶電監(jiān)測、避雷器泄漏電流在線監(jiān)測、變壓器鐵芯夾件電流監(jiān)測、變壓器高壓套管介損監(jiān)測、斷路器機械特性智能化視覺測量技術等。

變電站二次系統(tǒng)全部采用智能化設備，采用DL/T860標準建模，全面推廣智能遠動機、智能錄波器，部署智能運維系統(tǒng)，提高變電站運維效率。設備區(qū)就地安裝智能終端設備，與主控室設備采用通信光纜傳輸信號。

2、無人機航空攝影技術應用

在變電站選址、輸電線路選線上采用無人機航空攝影技術。無人機航攝技術在變電站選址、線路選線應用中，能實時、全面、快捷地對變電站、線路周邊地貌及建筑物進行宏觀、清晰地拍攝。在人力徒步無法到達的場地或有危險的地方，都可以通過無人機進行踏勘，而且航拍能夠勘察的區(qū)域更全面、完整。

3、奧維地圖的應用

長期以來，送變電工程可研設計階段在輸電線路現(xiàn)場踏勘選線的過程中，一直采用地形圖初選，然后進行野外踏勘，再進行地方報批，向地方規(guī)劃、國土等部門征求關于路徑方案的意見。在這套過程中，由于設計人員所持地形圖與現(xiàn)場差異大，工作反復，效率低下。而采用奧維地圖，在內業(yè)選線階段可通過通過衛(wèi)星圖發(fā)現(xiàn)線路上是否存在障礙物，經(jīng)過的村莊、道路、正在施工的規(guī)劃道路、河流、廠區(qū)、港口的貯藏罐、石油輸送管道、高壓蒸汽管道以及周圍的地形地貌均可一目了然。通過局部有目的的觀察，仔細分析就能初步確定線路方案的可行性，及時優(yōu)化方案，避免現(xiàn)場反復勘察，可有效減少現(xiàn)場踏勘次數(shù)，省時省力，圖面更加清晰明了，便于技術交底。奧維地圖軟件的出現(xiàn)，給新建變電站選址及線路勘察設計帶來了一種新的作業(yè)方法，這種方法能夠有效降低勞動強度，提高工作效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，并且隨著奧維地圖版本的不斷完善和影像圖的不斷更新，不僅能應用在輸電工程可研階段勘察設計中，更能在工程建設中專題圖形的繪制，各種專題數(shù)據(jù)的展示提供方便。相信奧維地圖在電網(wǎng)規(guī)劃、設計、建設等領域中的應用將越來越廣泛。

4、三維數(shù)字化設計的應用

隨著輸變電工程復雜度不斷增加，傳統(tǒng)二維設計方法在工程規(guī)模、設計質量、設計工期、數(shù)據(jù)整合等方面都已力不從心，輸變電工程中引入了三維數(shù)字化設計技術，以便傳送送輸變電工程的日常信息，是輸變電工程設計的必然趨勢。針對數(shù)字化設計平臺、三維信息化模型、數(shù)字化設計和移交標準、數(shù)字化設計流程等方面要以設計為源頭，以數(shù)據(jù)資產(chǎn)作支撐，以管 理為中心，實現(xiàn)數(shù)字化移交，提高規(guī)劃管理水平、工程安全水平及運維安全水平。所以，設計人員需要逐漸學習三維數(shù)字化設計技術理念，系統(tǒng)掌握輸變電工程三維數(shù)字化設計的建模、協(xié)同設計、成果移交等關鍵技術的應用。

五、結論

綜上所述，在整個電力系統(tǒng)中，變電站作為其中重要的組成部分，而電氣一次專業(yè)作為龍頭專業(yè)，相關從業(yè)人員必須要充分認識到變電站乃至電氣一次設計的重要性。變電站的最終運行維護體驗和變電站電氣一次設計的質量具有直接的聯(lián)系，所以，變電站一次設計的現(xiàn)狀以及相關改善對策進行研究，對于變電站本身、相關運維人員甚至受電用戶均具有重要的意義，同時，也是非常有必要的。

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