分析35kV变电站电气设计及其防雷保护

分析 35kV变电站电气设计及其防雷保护

王艺洁

云南省水利水电勘测设计院 云南昆明 650000

摘要：随着电力系统的快速发展以及用电需求的激增，很多原有的35kV变电站容量已难以满足实际要求，亟需进行增容改造。而作为增容改造设计重要内容的电气设计，其设计水平往往决定了项目成败。因此，有必要对其进行深入分析，从而使预期的增容改造目标得以顺利实现。基于此背景下，本文主要分析35kV变电站电气设计及其防雷保护相关内容，希望能够给有关人士提供参考价值。

关键词：35kV；变电站；电气设计；防雷保护

一、工程概况

以某变电站为例进行分析，某35kV变电站主变容量为2.5MVA，电压等级为35/10kV，35kV出线1回，采用线变组接线，10kV出线4回(2回出线柜损坏)，单母线接线，供电最大负荷为3MW，已过载运行。

二、35kV变电站电气一次部分设计

2.1设计内容与范围

本次设计包含两部分内容：从35kV进线下端头起至10kV出线杆止变电站区域内新建构筑物。

2.2主接线设计

主接线设计关系到电力系统运行状况，是变电站电气一次部分设计重点，而且还会直接影响后续的电气设备选型、安装等。在设计的过程中，需要将计划书作为主要依据，结合相关政策以及设计规范，在确保电网安全运行的基础上，保证运行的经济性、维修养护的便利性以及技术措施的先进性。在设计中应重点考虑以下要求：1)使供电有良好的可靠性，这是电力生产及分配重要任务，使供电可靠是保证电能质量重要基础；2)在保证可靠性的同时兼顾方便性与灵活性；3)在满足上述要求的基础上，尽可能减少资源占用，以实现经济合理。按照以上设计原则和要求，考虑采用以下主接线方式，如图1。该变电站的性质为终端站，35kV进线1回，35kV侧采用线变组结线型式，10kV侧采用单母线结线型式。

图1主接线图

2.3短路电流计算与电气设备选择

将该变电站所在地区自然环境条件总结于表1，作为后续计算与选型工作的参考。

表1变电站所在地区自然环境条件一览表

短路对系统会造成严重影响，甚至引发事故，所以在设计、设备选择和运行过程中，都要做好防短路，同时在发生短路后，还要减小其影响范围。

在电力技术领域，短路始终是一个关键问题，无论是前期设计、运行还是日常检修，都要掌握短路产生原因及其变化规律，采用正确的方法对短路电流进行计算。

短路电流计算的重要性与必要性表现为以下几方面：1)在设计电气主接线时，为对比不同方案，或确定是否采取限制短路电流的具体措施，都要对短路电流实施准确计算；2)选取电气设备，尤其是那些具有较高热稳定度及机械稳定度的设备，均需将短路电流的计算结果作为核心依据；3)科学配置继电保护与自动装置，同时将其参数整定至理想状态，需要计算每一种短路现象的电流，并对其予以分析；4)继电保护方式选取及其整定计算，均需将短路电流的计算结果作为核心依据；5)在设计与安装接地保护装置时，也要准确计算系统短路电流。

选取电气设备是设计的关键问题，所选设备是否合适、科学、经济，直接决定主接线与配电装置能够实现安全运行的目标。因此，在实际的选取中，应根据国家现行政策，在切实保障安全性与可靠性的基础上，结合短路电流计算结果等重要依据科学选择。

三、分析35kV变电站的防雷接地措施

3.1母线段的防雷措施

母线是35kV变电站的重要通路设备，其也可以起到对电能的传送、分配等功能。母线是变电站运行过程中最主要的电能传送渠道，如果电路出现短路事故，母线就会承受较大的点动力与发热效应。所以，为了提升变电站运行的安全性，降低母线被雷击的概率，应该为母线安装避雷器。对于避雷器的选择，需要以35kV变电站实际运行状态为依据，考虑被保护设备运行方法与绝缘情况，并分析当地雷电气候发生概率与影响范围，然后选择避雷、防雷设备形式。

3.2接地屏蔽技术

就保护接地而言，一般是指电气装置金属外壳的构架，而工作接地一般是为了保证电力系统所有装置的稳定、正常运行的接地系统。防雷接地则是为了向大地释放雷电流的作用而设计的。防雷接地设计中，通过对各种接地极的使用，实现了雷电流的释放，进而保障了相关的电气设备的安全与可靠运行。电网系统运行中包含的电气设备、仪器较多，这些设备与仪器都需要进行必要的接地设计。防雷接地设计中，防雷接地以下线路的布线直接决定了其整体的防雷设计效果。雷电流通过接地系统中的接地极进入大地中，一旦接地附近的土壤中存在较大密度的电流时，就会被击穿，在这种情况下，接地极附近的土壤导电性大幅提高，可以成为良好的导体。雷电流等的频率较高，这种特性就决定了其在接地电感中的影响较大，进而使得相关的接地体不能发挥其应有的作用。就这方面而言，同一接地装置冲击下，接地体的电阻值存在差异。变电站的防雷设计中，一般可以利用自然接地体来实现防雷保护，比如与大地连接的建筑物、金属而机构、地下管线等。实际的防雷设计中，多采用垂直接地体，对于泄放电流的进出线构架的接地设计，一般将其设置为人工集中接地的模式。独立的避雷针一般需要设立独立的集中接地装置。避雷针的防雷保护中，要避免其被保护设备反击。屏蔽可以避免外界其他因素对本身电磁场辐射等的干扰，在一定程度上避免了特定的制定空间内外部静电感应所造成的不利影响。

四、结语

总之，变电站电气一次部分设计对变电站运行有重要影响，而且还是一个复杂且系统的过程，需要综合考虑多种内外部因素。在电气设计上，我们的设计人员也要依照可靠性和灵活性的特点。在防雷保护环节上采取增加防护层等措施，让变电站自身具备防雷保护功能，这样一来也可以在一定程度上减少雷电对变电站的危害。更好的提升变电站的运行能力和运行质量。

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