变电站电气一次设计面临的问题及改善对策

景延德 阿地力江·努尔买买提 阿卜力孜·阿卜杜热伊木 张帆 侯金辰

摘要：随着我国家家户户都能用到电，电网的普及也是迅速的，规模也慢慢变大，电力系统作为变电站的重要部分显得尤为重要，变电站承担着重要的角色，对变电站电气的一次设计的正确性，影响了电力系统的运行速度与安全性，笔者分析变电站电气一次设计，为变电站提供合理的分析结果。

关键词：变电站;电气;一次设计;问题;改善对策

引言

现阶段我国已经进入到了高速发展阶段，对于电力供应的要求也是越来越高，电力供应的稳定性能够进一步促进我国经济的发展，通过对电网的完善能够进一步满足电力的内需，在这个过程中，高压变电站的数量也是越来越多。不过在变电站实际的应用过程中，还是有非常多的安全隐患，应当对这部分的安全隐患進行针对性的研究与分析。对于一次性设计进行完善与创新，对于现今的技术要进行积极地应用，才能够进一步保证我国电力供应的稳定。

1变电站电气一次设计面临的问题

1.1电气设备的选择

在变电站中包含多种电气设备，所以在实际选择过程中，要提高对短路电流计算的重视度，并且验证多种运行方式时的不同短路电流值，这在一定程度上可以提升电气设备的灵敏性、稳定性和安全性，还可以推动电力企业的长足发展。如果在电气设备正常使用过程中，未进行精准计算相应的短路电流，一旦出现短路的情况，将极大地危害电气设备甚至损坏电气设备，或者降低电气设备的使用年限，进而会威胁整个电力系统的正常运行，造成安全隐患。

1.2不合理的主接线设计

在变电站设计时，一定要保障安全性和合理性。在电力系统中有较为复杂的接线形式，越复杂的接线形式对应的变电站的电气设备就会越多，投资相对也越大。而在城市变电站设计时，应要结合城市的发展，对城市空间进行合理利用，从而保障其能够安全稳定运行。对于电力系统的维护方面，由于相关技术的落后和不完善，导致在一些较为复杂的接线中，难以做到全面维护，这在一定程度上会影响变电站电气一次设计的发展。

2变电站电气一次设计改善对策

2.1合理选择电气设备

在设计变电站电气一次系统时，变电器、断路器、变压器等设备的选择为重点内容。其中变电器的选择为主变压器设计过程中的关键内容。变电器的选择即变电站主变的设计。例如：在110kV的变电站中，选择主变过程应重点考虑到主变设备的冷却功能，结合其运行过程外部环境、自身结构以及容量特点等综合确定。同时，主变选择环节还应确认设备是否存在无激磁调压以及有载调压，综合电力系统对一次设备绕阻、接线以及相数等需求，确定出对变电器参数的要求。在断路器的选择过程中，应重点从变电站安全运行的角度出发，重视一次设备的选择。具体选择过程：设计员需要对断路器使用期限做出判断，确保其在使用过程的安全性能，选择便于安装和检修的设备类型。与此同时，选择断路器过程，还应考虑其在系统工作时的导电性能，确保系统中存在短路电流以及负荷电流时，断路器的稳定性能良好。在变压器的选择过程中，需要结合主接线、短路电流以及系统负荷等方面综合确定，根据一次设备额定值、设备热稳定和动稳定性能、三项短路情况、开关性能等综合选择设备，结合设备安装位置的环境选择设备类型，综合以上内容确定变压器数量。例如：设计城市电网中变电站时，通常选择≥2台数量的主变压器，这样当系统运行过程，即使某台设备发生故障，其他设备也能将电网负荷转移，保证电能的顺利传输。在同一个变电站中，保证变电站供电能力以及可靠性条件下，选择2台或者3台变压器设计方案合理性的确定方面，需要结合电网负荷能力、供电方式以及供电条件等综合确定。从设计技术性以及经济性等角度出发，考虑到变压器总负荷不改变的情况下，结合变压器最大容量的限制，当其中一台变压器停运时，电网供电能力不受影响。为保证城网变电站设计的合理性，节约其占地面积，使用2台变压器的设计方案更具优势。

2.2变电站主接线设计

500kV的变电站有两种主要的电气接线方式，第一种为半断路器，第二种是1.5接线是指每间隔三组断路器，两条线路进出。它的优点是电源可靠性高，运行方式灵活。缺点就是占地面积大，成本高，操作繁琐，操作麻烦，操作量大。双总线连接，通常不超过7个单元使用双总线连接。在主接线的设计中，应将主接线与电站本身的情况相结合，以达到设计上的更加完善。为使变电所的工作和运行更加持续稳定，保证输电安全，应详细处理变电所各种工作方式的转换。优点是供电可靠，调度灵活，扩展方便，设计简单。缺点是增加了一组总线，每个电路增加了一组总线隔离开关，增加了投资，增加了操作复杂度，占用了更多的土地。500kV变电站一般为枢纽变电站，其中里面来自多个发电厂的干线，与电网中的一些关键点以及下一个电压的电网相连。几个主要变电站和一些干线构成了主电网的框架。它们作为相邻电力系统之间的接触点，作为具有最高电压水平的大中型发电厂之间的连接点，以及作为下一个电压电网的主电源。

2.3落实防雷设计

变电站中电气一次的防雷设计需要重点注意以下内容：第一，预防雷电直击。设计过程：当变电站内的电气装置属于室内安装方式时，此时可在屋顶位置设置防雷带，预防雷击事故发生。使用这种设计方式时，常使用型为4mm×40mm带有镀锌涂层的扁钢设置避雷带，同时使用型号为8mm×60mm镀锌扁钢将避雷带引下，将其和主接地网线进行可靠连接。第二，做好过电压产生时的系统保护。这种防雷设计主要是预防电网运行环节线路遭受雷电波的入侵而产生过电压。在设计10kV线路时，需要在母线的位置设置避雷装置，并在10kV的主变端引出线使用避雷器，保护母线不受过电压的干扰。设计110kV线路时，需要在进线位置设置避雷装置，同时还需要将主变中性点位置的绝缘性能考虑其中，在110kV主变中性点处安装避雷器，抑或使用放电间隙，两种方式都可控制系统受过电压的影响。第三，合理选择接地方式。设计过程主要使用水平接地体方式，并配置出线接地极辅助接地。在主接地的设计过程主要使用型号为6mm×6mm的镀锌扁钢材料，使用型号为50mm×50mm的镀锌角钢作为垂向地极，使用型号为8mm×60mm的镀锌扁钢作为电气设备下引线。在接地线敷设时尽量设置在配电站外部的空地区域，并将接地极进行深埋。在设计过程，应确保变电站中主接地阻≤5?，并在变电站入口位置以及其和主接地连接区域设置均压带。使用铜排连接10kV的配电柜和二次设备的接地。此外，在GIS设备的接地设计方面，使用型号为5mm×50mm的铜排。

2.4装置的设计

通过无功补偿装置的应用能够尽可能地保证供电设备的正常运行，并且避免电力系统因为内部失压而产生的短路现象，进而影响到变电站供电的稳定性。作为变电站工作人员应当充分的了解无功补偿运行的机制，并且能够掌握其操作方法。

结语

总之，变电站电气的一次设计是一个综合性较强的工作，是电力系统设计的主要内容。若想保障变电站电气一次设计的科学性和合理性，除了需要设计合理的变电站电气设计方案外，还需要充分考虑电气设备、接线方式等。只有通过综合全面的考虑，才可以使变电站能够安全稳定运行，为电力企业带来更大的经济收益，保障电力系统的安全性，促使电力行业的快速发展，提高电力企业的社会效益。

参考文献

[1]李娜.变电站电气一次主接地网的设计思路[J].工程建设与设计，2020（04）：58-59.

[2]曾小园.智能化变电站电气二次设计的要点分析[J].通信电源技术，2020，37（03）：70-71.