变电站改造工程中的电气一次设计研究

摘要：文章讲述了变电站改造过程中的电气设计管理的内容，并在文中依据具体的案例来分析研究变电站改造工程中电气一次设计的主要设计思想以及设计方案，主要从主接线设计、变电站接地问题等方面分析电气一次设计的主要思想。

关键词：变电站；改造工程；电气一次设计；主接线设计；变电站接地 文献标识码：A

中图分类号：TM63 文章编号：1009-2374（2016）29-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.012

如今经济社会发展程度与之前相比有了很大的提高，因此对于电能的使用要求也越来越高。电力管理工作的重心将转移到对变电站的改造升级中来，主要的原因在于变电站在电网结构中拥有不可替代的位置，而且作用非常大。为了保证变电站的平稳运行，就不可以忽视对于电气一次设计问题的研究工作，因为经过调查研究发现，现在我国很多地区都开展了对于变电站的改造升级工作，而且在这项工作中最重要的一个环节就是电气一次设计，若是此环节做不好就会严重地影响之后变电站的运行状况。

1 变电站改造工程的相关问题

改造变电站并不是一件简单的工作，需要各个方面的支持，无论是对变电站的改造技术还是参与工作的人员等都有很严格的要求，但是在我国对变电站进行改造的过程中还有很多的问题并没有得到及时的解决，许多问题阻碍了变电站的改造，这些问题不利于改造变电站工程的进展，所以为了顺利改造变电站就需要及时地解决所存在的问题。

1.1 安全问题

变电站的改造工程浩大，而且其中有很多带电的环节，在进行操作的时候经常会发生一些安全事故。所以为了避免安全事故的发生，就应该要求施工的人员具备较高的安全意识，安全问题是非常重要的，若是安全意识不够的话，就会对工程产生影响，在施工的时候要格外注意安全，施工人员除了保证自身的安全外，还要格外注意施工的安全，保护好施工用到的一些设备等。

1.2 防范问题

要想在施工的时候防止危险事故的发生就需要做好施工之前的防范措施，很多危险事故发生都是由于在事前没有做好充分的防范措施。现在存在的问题在于在进行改造变电站的过程中没有对施工的现场做好控制，所以导致施工的时候出现很多的问题，主要有施工操作人员复杂、使用的施工设备达不到要求等。

1.3 设备问题

在施工的时候设备的操作不当会对施工产生严重的影响，很多的施工设备都没有达到施工的要求，设备老化程度较高，再加上施工人员未能正确地操作设备，比如说无法正确地控制机构箱门、端子箱等，这些都对工程有影响，在进行施工的时候不要忽视小配件的作用，因为即便是很小的一个元件，若是操作不当也会对变电站的改造工程造成严重的危害。

1.4 物资问题

很多电力企业都追求低成本改造，所以就存在着很多问题，比如购买质量不符合要求的物资等，有些验电器根本就不符合安全标准，在施工的时候若是使用这些不符合安全规定的设备就会对施工人员造成安全威胁；更严重的是企业为了节约成本而减少对于电力物资投入的资金，造成物资缺乏，很多施工人员没有绝缘手套或者是安全帽等，在施工时由于缺乏安全保护，会造成人员伤亡，对工程也产生严重的影响。

1.5 培训问题

企业将新型设备投入到电力改造工程中之后却未能及时对工作人员进行技术性的培训，致使很多的施工操作人员都没有很好地掌握新型设备的正确操作方法，对于一些設备的具体操作方法以及原理技术都不是很了解，在设备出现问题的时候，工作人员没有合适的处理措施，这些问题对变电站的改造工程都会产生影响。

2 主接线设计

有一项66kV变电站在改造工程设计方面质量非常好，主要原因在于此项工程是以电气一次设计为核心，工程重点放在了对于电气一次设计上，这项工程为变电站的施工质量提供了保证。

通常来说，在对变电站进行改造工程中的一次设计中应该满足以下三个要求：首先，达到变电站的平稳运行；其次，确保变电站灵活地适用于不同的电力运行的标准；最后，应该在做好上述两点的基础之上尽可能地降低施工的成本。这三项要求主要体现的是主接线设计的可靠性、灵活性、经济性。

在对变电站进行主接线设计的时候，66kV侧出现的回路频次为2回，而且使用的变压器的台数也为2，变电站的电源双T于66kV回路。所以在考虑分析国家电网公司输变电工程的设计方案之后，还要结合工程初期投资的状况，最后经过比较分析得出，此项目适合采用线路—变压器组接线为主接线方式。

3 变电站接地问题分析

3.1 66kV变电站接地电阻

变电站接地装置的电阻设置并不是随便进行的，其接地装置有严格规定，要按照《交流电气的接地》中的相关规定来进行设置，但是如果进行接地的电阻并不符合这个关系的时候就需要增加接地电阻，不过电阻还需要控制在5Ω之内。在《继电保护实施细则》中有规定，即为了保证场地的安全，静态型继电保护装置接地电阻也要控制在5Ω之内。

3.2 66kV变电站接地电流问题

在进行电气设计的时候，需要重视电阻与电流之间的关系，从而为变电站正常地运行提供保证。在此变电站的设计之中，主要是分析了变电站之后5～10年的发展情况，需要按照分析的结构进行与之相对的控制：

3.2.1 当对接地线稳定性进行检测的时候，需要选择最大接地电流数据，还要合理地控制接地线的参数，目的就是为变电站的稳定运行提供保证。

3.2.2 现在大于110kV的变电站一般会使用有效接地以及非有效接地的电流的计算方法，所以此变电站在进行接地线设计的时候，都需要依据有效接地系统的最大短路电流值来进行校验。

3.3 布置接地装置

此变电站建立在松沙石地区，所以应该使用普通的接地装置，并没有其他特别的要求。主接地网是水平的接地方式，一般来说是用5×50镀锌钢管进行设置。接地装置的埋藏深度在0.8m左右，除了这个深度的要求之外，还需要做好防水防腐蚀性的处理。

3.4 变电站接地设计中需要注意的问题

变电站接地设计中需要注意的问题主要有以下方面：

3.4.1 人工接地体的控制，人工及接地体可以有效地避免由于施工材料使用不当导致的漏电问题，因为变电站本身具有不同寻常的环境，所以对于接地的设计就应该合理地控制施工的材料，由此看来人工接地体的控制是非常重要的。

3.4.2 分流措施，在变电站接地的设计中，应该保证接地装置和避雷针之间能形成良好的接地分流系统，这是为了控制出现的零序阻抗。

3.4.3 隔离措施，在接地系统的设计中做好隔离措施是非常重要的，因为若是地下的电网发生位移之后就会形成一连串的触电的反应，会损害设备，所以为了避免触电的发生就要隔离金属连接管道等，从而保证施工的安全，也防止设备受到损害。

4 变电站防雷保护设计

4.1 保护措施设计

在变电站内部有两个30m高的独立避雷针，目的是保护变电站不受雷电的侵害，主要是直击雷与感应雷。

4.2 避雷针保护范围的确定

由上文可知此工程采取的是两根规格相同的避雷针来降低雷击损失，所以应该仔细地研究分析两根针的外侧的设计方法，这主要是为了准确地确定避雷针的保护范围。

如果由保护范围界线上的最低点O确定两根避雷针中间的保护范围，那么最低点O的关系式就是：ho=h-D/7P。式中：ho代表两根避雷针之间的最低保护高度，而避雷针的实际高度用h来表示；D指的是两根避雷针之间的实际距离；避雷针的高度影响系数就是p。

4.3 避雷装置的选择

对避雷装置的选择应该要严格要求，可以从以下方面对避雷装置进行选择控制：

4.3.1 为了获知避雷针的使用条件，需要对变电站的风速、温度等进行仔细的研究。

4.3.2 准确地确定避雷针的持续运行电压（通常是额定电压的80%）。

4.3.3 估算避雷器的雷电放电电流幅值，然后根据估算的值数选择避雷器标称放电电流。通常来说，5kA的额定参数对应的是66～220kV系统，但是这又不是绝对的，如果雷电发生的频率较大，可以选择10kA的参数。

5 变电站改造工程中需要注意的风险防范

为了保证变电站的安全运行就需要做好对于施工中出现的风险的防范措施，将风险防范措施做好之后才可以避免施工中的安全事故的发生。经过研究发现，如今对于风险的控制主要有触电、误跳闸、误合闸、设备烧毁4个方面。具體防范方法如下：

5.1 触电

施工人员在施工的过程中，若是意外触电会对自身造成危害，人体的组织器官等都会受到电力的侵害，所以施工人员应该要注意避免触电，可以在施工的时候戴绝缘手套，而且施工的一些用具以及材料等也要使用绝缘性的或者是企业建立一些绝缘的保护屏障等，保护施工人员不受电力的侵害。

5.2 误跳闸

在施工的过程中出现的接地、短路、漏电、负荷过大等现象都会引发误跳闸，若是出现误跳闸事故就会对电器控制系统造成很严重的危害，阻碍系统的顺利进行，所以需要处理好误跳闸事故，可以选用有智能保护功能的断路器，从而保证施工的安全。

5.3 烧毁设备

在对变电器进行改造的时候会发生短路的现象，短路现象会造成流经线路的电流非常大，所以就会对使用的设备造成损害，很有可能就会烧坏设备。针对这样的问题，需要对施工中用到的各种设备等进行严格的绝缘检测，若是在改造的过程中发现有任何的非正常情况就需要及时地分析解决问题。

6 结语

本文主要讲述的是变电站改造过程中的电气设计管理的内容，主要围绕接地设计、主接线设计等展开研究。综上所述，变电站改造工程中的电气一次设计综合性很强，需要做好施工的质量控制与安全控制，对施工人员也有很高的要求，应该按照变电站的升级等及时控制问题，从而提高电气设计的质量。

参考文献

[1] 秦志英.500kV变电站前期工程电气一次设计要点[J].煤炭技术，2011，（10）.

[2] 黎明.浅谈变电站改造工程电气设计[J].今日科苑，2011，（1）.

作者简介：谢巧芳（1988-），女，福建尤溪人，国网福建尤溪县供电有限公司助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。

（责任编辑：蒋建华）