变电站改建过程中的电气一次设计

变电站改建过程中的电气一次设计

刘星巨大明梁超

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

国网陕西省电力公司检修公司陕西西安710065

国网青海省电力公司青海西宁810000

摘要：对变电站进行改建的目的是为了提高变电站的运行质量和稳定性，在对变电站进行改建的过程中，电气一次设计的质量关乎整个改建工作的成败，因此，改建过程中必须重视电气一次设计工作。

关键词：变电站；改建；电气一次设计

由于目前我国很多的变电站都存在着电气设备和附属设备陈旧、老化，变电站规模过小等问题，已经不能满足日益增长的供电负荷和保证供电安全。为保证电网运行的稳定性，提高其供电能力，有必要对一些变电站进行改建。在变电站改建过程中，电气一次设计主要包含有电气主接线设计、主变选择、电气设备的选择和短路电流的计算等内容。

1变电站改建中电气一次设计原则

变电站改建时，涉及较多的是系统一次和线路，在进行间隔位置的确定时，应该遵循尽量少调整、线路尽量少交叉的原则，尽可能的减少工程量。在系统一次设计中，要根据间隔接入系统的要求，确定好接入位置。就线路来说，应该根据变电站间隔的排列位置和线路的路径对新增间隔的位置进行确定；当遇上双回路架空出现时，应该尽量实施顺序布置，防止线路的交叉跨越。最后对间隔位置进行确定，完善电气主接线图以及相应的布置图，并且据此计算出新增间隔的线路负荷，母线的穿越功率等，为后面相关计算和设备的选择提供依据。设计时也要预估施工中有可能存在的风险，尽量降低并提出安全措施，在有可能造成停电的改、扩建工程中，要提出合理化的施工建议以减少停电损失。

2新增电气设备的选择与校验

2.1新增电气设备的选择

在选择新增的电气设备时，要以系统主接线、负荷计算结果以及短路电流计算结果为基础，选择时要注意以下几点：第一，电气设备的额定值以正常工作条件为前提来确定；第二，电气设备的动稳定与热稳定根据短路条件来校验；第三，要对三相短路的条件、开关电器的短路能力进行仔细检验；第四，选择电气设备的形式还要考虑到安装地点的环境以及具体的应用要求。以上述原则为基础确定出主变压器的台数。城网变电站通常会配置两台以上的主变压器，如果一台出现问题则其它正常运行的变压器可以承载其转移过来的负荷。具体来说，在满足同等供电能力与保证供电可靠性的条件下，要合理确定主变压器的数量，就要综合考虑区域内的供电条件、负荷性能以及运行方式等。此外，还要基于经济性与技术性的考虑注意以下几点：第一，在总负荷不变的情况下，即使一台主变压器停运主变总容量也要具备同等的供电能力；第二，限制变压器的制造容量；第三，还要考虑到占地面积的因素，相对三台变压器而言，当然两台变压器的占地面积小。

2.2新增电气设备的校验

首先校验原有的母线与电气设备，校验母线时要求母线的载流量大于新增电气设备的额定电流Ig，如果与要求条件不符则予以更换；校验电气设备时要求其额定开断电流大于新增设备的短路电流，设备的动稳定电流要大于冲击电流，如果与要求条件不符同样要更换。此外还要校核母联间隔电气设备，其额定电流要大于母线所需载流量；额定开断电流大于短路电流，动稳定电流大于冲击电流。如果母联间隔电气设备的额定电流值低于母线所需载流量，则可以根据同等电压等级所有出线中最大一回出线线路的负荷计算出的额定电流值进行校验，只要设备额定电流大于该值即为合格，一般情况下该值小于母线所需载流量。

3电气一次设计主要措施

3.1电气主接线设计

变电站电气主接线的设计可以说是电气设计的关键，主接线的设计除了会对整个电力系统中各个配电装置、继电保护工作、自动控制装置与拟定电气设备的选择等产生影响，还会对电力系统的运行状况产生深远的影响。变电站电气主接线的设计主要根据变电站的重要性、分期以及终端建设规模、电力负荷、电力系统的备用容量以及相关设计标准专业要求为重要基础。变电站电气主接线的设计原则是可靠性与灵活性，简单来说就是确保变电站电气的主接线设计工作可以能够适应电力系统中可能出现的各种运行情况，且要在极短时间内得以灵活转换，当然，还必须充分考虑主接线设计的经济性。

变电站最常用的主接线方案有四种，即单母线接线方案、单母线分段接线方案、双母线接线方案以及双母线分段接线方案，具体情况如图1～4所示。实际上，各接线方式的选择应当根据实际需要而定，而各个接线方案都有优缺点以及适用范围，因此应根据实际施工情况、施工需要综合考虑经济性、实用性以及安全性，选择最佳的一次接线方式。

3.2接地设计

为确保电气设备正常、稳定的运行，防止他人发生触电事故，必须把电气设备某个部位和地面连接在一起，这即是接地。事实上，接地是为避免发生人身触电、机械损坏、火灾等安全事故。一般的，电气设备接地装置共由两部分构成，即接地体与接地线。其中，接地线主要应用镀锌扁钢、镀锌圆钢，而接地体主要应用的是镀锌角钢、镀锌钢管及根据地质腐蚀条件选用铜包钢接地材料。

3.3照明设计

照明范围设计涉及很多个部分，如：厂房；开关站等。而无论是在哪个部分，都需要增设两个系统，即正常照明与应急照明。其中，正常照明根据不同工作面标准予以设计；如果正常照明因出现故障发生中断时，为确保工作人员可继续工作，必须在各个疏散通道、楼梯处等增设应急照明系统。在日常工作当中，正常照明提供充足的电源，如果丢失了正常照明电源，可将应急照明自动切换到直流电源系统当中。在室外照明系统中，应用集中式、分组式混合控制方式，同时还要在照明配电箱中设置声控系统及光控系统，以最终达到节电的主要目的。通过大量实践证明：照明灯具选择的考虑因素主要是光通量大、使用寿命长。

3.4电缆敷设

电线电缆敷设安装的设计和施工应按《电力工程电缆设计规范》（GB50217）等有关规定进行，并采用必要的电缆附件。供电系统运行质量、安全性和可靠性不仅与电线电缆本身质量有关，还与电缆附件和线路的施工质量有关。通过对线路故障统计分析，由于施工、安装和接续等因素造成的故障往往要比电线电缆本体缺陷造成的故障可能性大得多。

3.5防雷设计

在新增设备的运行过程中，还应该注意对设备的防雷效果进行加强，因为在设备的运行过程中，雷击是一种非常严重的来自自然环境的威胁，虽然以往的电力系统和设计工程中对于防雷都进行了一定的措施，但是要想在改建过程中实现对防雷效果的增强，还应该重视直击雷保护，即在现有的变电站的运行过程中，加强对屋顶材料的避雷连接，一般情况下采用新型的热镀锌扁钢材料可以达到良好的防雷效果。

4结束语

近年来，变电站的改建十分普遍，在改扩建变电站工程中，电气一次的设计十分关键，不仅要掌握好设计的基本思路和原则，还应该保持与前期工程的良好衔接；收集详细的现场资料，尽量减少变电站停电的时间，合理预测设计与施工中的风险并进行有效防御，并遵循：改造工程量少，节约投资成本，减少设计和施工风险的原则。

参考文献

[1]李艳.浅析变电站改建工程电气次设计[J].云南电力技术，20l0（2）.

[2]杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯，2007（30）.