變電站改擴(kuò)建中的變電一次設(shè)計(jì)研究

朱曉峰

摘要：如今隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，一方面對(duì)于電力的需求正在不斷增長，另一方面，資源短缺的形勢也要求其供電效率的不斷提升。而想要滿足當(dāng)前供電需要日益增長的要求，就必須對(duì)變電站擴(kuò)建、改建過程中的變電一次設(shè)計(jì)加強(qiáng)重視。對(duì)此，本文首先對(duì)變電一次設(shè)計(jì)的重要性進(jìn)行了研究;其次又對(duì)其設(shè)計(jì)原則以及主要步驟進(jìn)行了簡單的介紹;最后，對(duì)變電站改擴(kuò)建當(dāng)中的變電一次設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的探究，以此來為廣大的電力工作者提供參考與借鑒，從而促進(jìn)我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變電站;改擴(kuò)建;變電一次設(shè)計(jì)研究[1]

引言：

在當(dāng)前電力需求快速發(fā)展的時(shí)代背景之下，我國部分變電站卻存在著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理、供電能力下降、設(shè)施設(shè)備老化等問題。這些問題的出現(xiàn)，使得我國一部分地區(qū)在用電高峰季節(jié)，往往會(huì)面臨著電力難以持續(xù)穩(wěn)定，電力供應(yīng)困難的局面，給其當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ钜约吧鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的正常生產(chǎn)造成了很大的影響，而這也使得變電站擴(kuò)建、改建成為必然。

一、變電一次設(shè)計(jì)的重要性分析探究

變電所設(shè)計(jì)包括電氣設(shè)備在內(nèi)的主線以及所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就設(shè)計(jì)范圍來看，可以將其大致分為三個(gè)大的方面：一是變電站主接線的選擇、二是電氣設(shè)備的選擇、三是電氣設(shè)備的布置，這些設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)變電站的正常運(yùn)行有著相當(dāng)重要的作用。所以只有設(shè)計(jì)過程中，確保整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的科學(xué)、合理、精細(xì)以及實(shí)用是相當(dāng)關(guān)鍵的。就當(dāng)前電力行業(yè)的環(huán)境來看，其市場競爭變得日益激烈，這也使得許多變電站企業(yè)不得不做出相應(yīng)的改變來迎接市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下所帶來的挑戰(zhàn)。而只有不斷提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性與實(shí)際的工作效率，才能使變電站供電穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)效益得到最大程度上的保障，才能促進(jìn)企業(yè)在激烈的市場競爭環(huán)境中占據(jù)有利的地位，促進(jìn)其未來的可持續(xù)發(fā)展，因此，變電站一次設(shè)計(jì)與企業(yè)的生存息息相關(guān)，而只有對(duì)各種電力安全隱患加強(qiáng)研究，尋求更多有效的解決辦法，才是當(dāng)前電力企業(yè)應(yīng)對(duì)市場競爭的最佳回應(yīng)方式。

二、變電站改擴(kuò)建中變電一次設(shè)計(jì)的原則

近些年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，無論是日常生活用電還是工業(yè)生產(chǎn)用電，其需求量正在以非常快的速度增長。而想要滿足當(dāng)前居民用電、工業(yè)生產(chǎn)用電的要求，確保電力的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)，就必須加強(qiáng)對(duì)變電所工程的建設(shè)。對(duì)于變電所擴(kuò)改建工程來說，其主設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)的一次專業(yè)知識(shí)與線路的規(guī)劃。就其內(nèi)部流程來看，是十分復(fù)雜的，尤其是在間隔確認(rèn)部分，需要做到盡可能地少或者是不進(jìn)行間隔調(diào)試。對(duì)于線路的要求是：需要盡可能地確保很多或者沒有交叉，只有這樣才能有效避免因工程量隨機(jī)增加而出現(xiàn)的一些安全隱患。下面是對(duì)變電站改擴(kuò)建當(dāng)中，變電一次設(shè)計(jì)規(guī)范以及原則的具體敘述：

（一）在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)整個(gè)變電站設(shè)備的運(yùn)行狀、運(yùn)行周期、主接線方式、預(yù)設(shè)計(jì)做到全面而詳細(xì)的了解，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行前期的集資，以此為根據(jù)對(duì)變電站的運(yùn)行狀態(tài)以及供電負(fù)荷的具體內(nèi)容進(jìn)行確定。

（二）對(duì)于特定位置的新出口間隔，在設(shè)計(jì)過程中需要基于變電站之前預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔對(duì)其位置進(jìn)行具體的規(guī)劃，并有計(jì)劃地?cái)U(kuò)展路徑線

路，之后才能采取全面的驗(yàn)證與認(rèn)證，當(dāng)出現(xiàn)有雙路勃起的情況時(shí)，需要始終基于訂單的安排來做修繕。

（三）在上述相關(guān)規(guī)范與守則的要求之下，還需要對(duì)每一臺(tái)設(shè)備的間隔距離實(shí)行集中鎖緊，并且還需要及時(shí)地對(duì)電氣主體接線圖以及總平面圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)修復(fù)。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，其數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)需要嚴(yán)格的計(jì)算，比如最大負(fù)荷、變電站系統(tǒng)阻抗、以及母線交叉電源等。

三、改擴(kuò)建變電站變電一次設(shè)計(jì)的主要步驟

對(duì)改擴(kuò)建變電站中變電一次設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行研究，對(duì)于提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、提升企業(yè)的市場競爭力、促進(jìn)我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展都有著非常重要的意義。其設(shè)計(jì)的主要步驟具體如下：

（一）在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)變電站周圍的環(huán)境進(jìn)行深入的勘察與了解，并對(duì)其整個(gè)的電力系統(tǒng)、相關(guān)的設(shè)備、線路等進(jìn)行詳細(xì)的了解，只有在對(duì)整個(gè)變電站電力系統(tǒng)以及其運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)充分的了解，并基于調(diào)查結(jié)果進(jìn)行精確的分析之后，才能開始正式的設(shè)計(jì)工作。只有這樣，在做好前期調(diào)查準(zhǔn)備工作之后，才能確保最終的設(shè)計(jì)方案滿足其工程改擴(kuò)建的要求，才能對(duì)整個(gè)工程的資源實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的配置，從而確保其變電站能夠長久地安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）在對(duì)主線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)具體的輸送容量實(shí)現(xiàn)科學(xué)的計(jì)算，并始終確保整個(gè)主接線設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。待其方案設(shè)計(jì)完成之后，還需要進(jìn)行一系列的審核，對(duì)其中的一些不足以及所存在的安全隱患做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，從而使其整個(gè)的方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。

（三）在對(duì)具體的改建、擴(kuò)建方案進(jìn)行設(shè)計(jì)前，需要對(duì)其電路的斷電情況進(jìn)行詳細(xì)的分析與論證，并正確認(rèn)識(shí)電路短路現(xiàn)象的危害性，確保能夠始終為供電系統(tǒng)提供更為良好的運(yùn)行環(huán)境。此外，在保障整個(gè)變電站供電穩(wěn)定的同時(shí)，還需要對(duì)其運(yùn)營成本、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合的考慮，做到社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

（四）對(duì)于不同的變電一次設(shè)計(jì)方案，需要進(jìn)行綜合的比較，尤其需要對(duì)其科學(xué)性以及可行性做客觀地分析，確保其方案的選擇能夠?yàn)樽冸娬咎峁└鼮榘踩煽康谋Ｕ?。此外，?duì)于企業(yè)資源還需要實(shí)現(xiàn)合理的配置，爭取以最低的成本來達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化，從而不斷提升電力企業(yè)在市場競爭當(dāng)中的競爭力。

四、變電一次設(shè)計(jì)具體探究

（一）電氣主接線設(shè)計(jì)的大致流程

設(shè)計(jì)師在對(duì)電氣主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要提前了解改擴(kuò)建變電站的實(shí)際環(huán)境情況，并對(duì)其電壓狀態(tài)以及設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行具體的分析，從而提高整個(gè)方案的針對(duì)性以及嚴(yán)謹(jǐn)性。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)電機(jī)容量進(jìn)行精

密且科學(xué)的計(jì)算，并對(duì)主接線的具體形式進(jìn)行確認(rèn)。同時(shí)，還需要不斷進(jìn)行試驗(yàn)分析、層層把關(guān)，以此來不斷提升主接線設(shè)計(jì)方案的精確性，有效防止一些安全隱患的發(fā)生。在試驗(yàn)過程中，需要通過不斷的試驗(yàn)對(duì)限制短路電路進(jìn)行判斷，達(dá)到對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面保護(hù)以及實(shí)時(shí)保護(hù)的效果，不斷促進(jìn)資源的優(yōu)化配置。在設(shè)計(jì)時(shí)，往往還會(huì)面臨著一些不確定性的因素，所以對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，除了需要對(duì)整個(gè)變電站情況做到充分了解以外，還應(yīng)當(dāng)不斷提升自己的設(shè)計(jì)能力以及增強(qiáng)自己的專業(yè)知識(shí)。只有這樣，才能對(duì)整體的設(shè)計(jì)效果實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化。

（二）防雷設(shè)計(jì)

在變電站改擴(kuò)建設(shè)計(jì)當(dāng)中，防雷設(shè)計(jì)是非常有必要的，否則很難滿足擴(kuò)建新工程的需要。而防雷設(shè)計(jì)也有著很多的規(guī)范與要求，具體可以分為以下兩大方面：一是直擊雷的保護(hù)。通常在變電站中，其許多的配電裝置以及相關(guān)設(shè)備基本上都是安裝在戶外，直接裸露在環(huán)境當(dāng)中的，所以往往需要通過戶外避雷針來達(dá)到對(duì)直擊雷的保護(hù)效果。在避雷帶中，想要提升對(duì)直擊雷的防護(hù)能力，應(yīng)當(dāng)選擇熱鍍鋅扁鋼來作為防護(hù)材料。二是過壓保護(hù)，一般在變電站設(shè)計(jì)過程中，往往為了避免雷電波過電壓對(duì)線路造成長期的侵蝕，會(huì)在其母線上或者是進(jìn)線上安裝一些避雷器，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)線路的過壓保護(hù)。除此之外，在變壓器中性點(diǎn)加裝避雷器也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)線路的過壓保護(hù)，具體該如何設(shè)計(jì)，需要基于實(shí)際情況來進(jìn)行選擇。

（三）接地裝置引下線設(shè)計(jì)

一般來說，接地裝置引下線設(shè)計(jì)同樣有著一定的要求，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中不僅需要對(duì)熱穩(wěn)定性進(jìn)行考慮，而且還需要對(duì)引下線的使用壽命、輻射情況等進(jìn)行綜合的考量。雖然對(duì)于其具體的數(shù)量并沒有要求，但是在變電站改擴(kuò)建過程中，往往還是需要基于實(shí)際的情況來選擇適當(dāng)?shù)囊戮€數(shù)量。從實(shí)際情況來看，無論是雷電過電壓、操作過電壓、以及線路短路的情況，都會(huì)對(duì)整個(gè)的線路系統(tǒng)產(chǎn)生一些直接的影響，情況嚴(yán)重的，甚至還可能引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)或者絕緣子擊穿等事故的發(fā)生。而接地下引線的方式，則能對(duì)上述情況起到一種抗干擾的效果。在對(duì)地下引線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往需要提前對(duì)設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)形式的分類，如果是獨(dú)立基礎(chǔ)形式，則地下引線的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)為雙接地的方式;如果是三相何用基礎(chǔ)，則地下線的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用每個(gè)基礎(chǔ)部分雙基地的形式，這樣才能確保每個(gè)設(shè)備的安全，并有效避免雷電、短路等情況的發(fā)生。同時(shí)，接地裝置引下線設(shè)計(jì)還能起到節(jié)約鋼材、降低施工難度的作用。

（四）接地材料的選擇

在變電站改擴(kuò)建工程當(dāng)中，由于容量的擴(kuò)大，所以對(duì)于其節(jié)點(diǎn)裝置的安全運(yùn)行有了更高的要求。我國大多數(shù)的變電站，其接地裝置當(dāng)中所采用的材料通常為碳鋼，這種材料往往在長時(shí)間使用之后會(huì)出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象，因此其物理性質(zhì)會(huì)逐漸變得脆弱，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)起層以及斷裂的情況，而這就會(huì)對(duì)整個(gè)工程的擴(kuò)建造成很大的影響。并且由于在耐久性上存在著缺陷，所以在一定程度上也會(huì)導(dǎo)致工程量以及維修成本的增加。而對(duì)于這種情況，在對(duì)其接地裝置的材料進(jìn)行選擇的過程中，我國的相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)積極借鑒一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)與做法。目前，一部分的發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在接地材料的選擇上使用了性能相較更好的銅材料，與碳鋼相比，銅材無論是導(dǎo)電性能、熱容量、還是耐腐蝕性都要高，唯一的劣勢就是價(jià)格要高很多。所以在對(duì)其接地裝置的材料進(jìn)行選擇的過程中，設(shè)計(jì)人員需要經(jīng)過綜合的考慮，結(jié)合變電站實(shí)際的情況來做出合理的選擇。如果變電站當(dāng)?shù)氐耐寥浪釅A度、耐腐蝕性較高，或者是對(duì)于電氣設(shè)備的接地要求非常高，則應(yīng)當(dāng)可以考慮將銅材作為基地材料的選擇;如果現(xiàn)實(shí)情況相反，那么則可以適當(dāng)?shù)乜紤]使用碳鋼材料，從而達(dá)到節(jié)約成本的效果。

（五）照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于變電站的正常運(yùn)行來說，其照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也非常重要，因?yàn)樾?/p>

要始終確保整個(gè)變電站廠房、機(jī)房等站點(diǎn)與部門的正常照明，使其即便遇到一些特殊的緊急情況，也能確保整個(gè)照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行不會(huì)受到太大影響。否則，一旦照明系統(tǒng)難以及時(shí)得到恢復(fù)，那么很可能會(huì)對(duì)整個(gè)電力企業(yè)帶來難以彌補(bǔ)的巨大損失。而在對(duì)變電站照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，則需要將其分為工作照明與故障照明兩個(gè)不同的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣就能確保在故障發(fā)生時(shí)，整個(gè)變電站的照明也不會(huì)受到非常大的影響。具體來說，工作照明系統(tǒng)也就是正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)下的照明，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要基于正常工作下的實(shí)際要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)、基于不同工作層面上的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來確保真?zhèn)€變電站正常運(yùn)行下的照明需求。而故障照明系統(tǒng)則是一種應(yīng)急的照明系統(tǒng)，是專門應(yīng)對(duì)故障情況下的設(shè)計(jì)。例如，如果在變電站出現(xiàn)運(yùn)行中斷等其它故障的情況下，則故障照明系統(tǒng)就能滿足整個(gè)站點(diǎn)的照明需求，做到能夠?qū)κ枭⑼ǖ馈踩隹诘汝P(guān)鍵點(diǎn)的照明，確?，F(xiàn)場的工作人員都能夠安全得到撤離。同時(shí)，在對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還需要對(duì)整個(gè)變電站的經(jīng)濟(jì)效益以及應(yīng)急能力進(jìn)行綜合的考慮，需要達(dá)到通過設(shè)計(jì)不斷對(duì)資源配置實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的效果，以此來保障整個(gè)變電站擴(kuò)建工程正常開展。

此外，還應(yīng)當(dāng)將地面的一些特殊結(jié)構(gòu)單元與變電站電氣設(shè)備連接起來，這樣就能在緊急情況發(fā)生時(shí)，有效避免人員出現(xiàn)觸電等安全事故，并且還能在一定程度上提升整個(gè)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性。

（六）主變壓器的選擇

在對(duì)變電站改擴(kuò)建過程中，需要對(duì)其變壓器的容量做到謹(jǐn)慎的選擇，需要將變壓器的實(shí)際用途以及相關(guān)的負(fù)載特性作為參考。一般情況下，變電站都會(huì)擁有兩個(gè)或者是兩個(gè)以上的主變壓器。所以當(dāng)其中一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，另外一個(gè)變壓器也能承擔(dān)相應(yīng)的工作量。因此，在對(duì)主變壓器的主應(yīng)用容量進(jìn)行選擇時(shí)，通常不僅需要確?，F(xiàn)場供電的可靠性，還應(yīng)當(dāng)滿足供電容量，并對(duì)其供電條件、運(yùn)行方式以及負(fù)荷性能等進(jìn)行綜合的考慮。除此之外，在對(duì)變電站進(jìn)行改建、擴(kuò)建過程中，還應(yīng)當(dāng)確保滿足其總工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)控制，具體包括以下兩點(diǎn)：

（1）需要保證總荷載恒定，也就是當(dāng)主變壓器因故障或其它情況停止運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)變壓器的總?cè)萘啃枰冀K保持相應(yīng)的供電容量。

（2）還需要始終科學(xué)、合理地對(duì)變壓器的制造能力進(jìn)行限制。

五、結(jié)語

綜上所述，變電站作為整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中重要的組成部分，對(duì)于我國電力的正常供應(yīng)以及電力項(xiàng)目的正常運(yùn)行都起著非常關(guān)鍵的作用。因此在其改建、擴(kuò)建過程中，就不得不對(duì)其變電一次設(shè)計(jì)進(jìn)行重視，否則就會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)電網(wǎng)的正常配電，阻礙相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)，甚至還可能造成整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)癱瘓。其中，尤其需要對(duì)主變壓器的選擇、防雷設(shè)計(jì)、引下線設(shè)計(jì)、以及接地材料的選擇進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，只有這樣，才能起到優(yōu)化資源配置，提升我國電力企業(yè)競爭力的作用。

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