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变电站电气一次设计现状及改善措施胡斌

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：胡斌

[导读] 摘要：在当前我国“十三五规划”完成“十四五规划”启动之际，电力行业必须紧跟时代潮流，满足日益增长的用电负荷需求，适应产业升级趋势，电力行业的服务越发受到全社会的关注。

        (兴能电力建设有限公司湖南长沙 410014)
        摘要：在当前我国“十三五规划”完成“十四五规划”启动之际，电力行业必须紧跟时代潮流，满足日益增长的用电负荷需求，适应产业升级趋势，电力行业的服务越发受到全社会的关注。变电站电气一次设计的安全可靠对于整个用电体验尤为重要。为了提升变电站供电质量，电力公司和设计院必须从细节出发，精益求精，重视变电一次设计。因此研究各区域变电一次设计现状和针对性的改善提升对策是必要的，能促使电气一次设计的优化，从而提升用电服务质量。
        关键词：变电站；电气设计；现状；对策
        一、我国变电站电气一次设计的现状
        我国的工业发展起步比较晚，从改革开放以后才逐渐有了起色，目前电力企业的发展已经相对稳定，有着成熟的系统。但是就目前的电气一次设计问题上，尤其是变电站的电气一次设计规划，还是存在很多不合理的地方。比如对地形地势考虑不够周全，导致电力设备受到地形地势的影响，以及与当地的建筑物产生矛盾，或者有些电力设备需要安装在空气十分干燥的地方，这些都会影响一次设备的运行和使用寿命，也不便于设备维护检修。其次，设计的线路与主线之间联系不够合理，导致线路出现了直接连接的情况，所以时常出现线与线缠绕的现象，这些都对后期维修检查工作带来了负担和难度。随着科技时代的到来，我国的工业技术水平都取得了突飞猛进的发展，但是相关的设备却十分的落后，无法适应工业自动化的生产和管理水平，而相关部门对变电站的电气设备重视不够，资金支持不到位，导致厂内很多设备过于老旧，更新换代不及时，从而影响了企业生产的正常运转。本次研究针对电气设备过热和站内防雷接地进行分析总结。
        二、变电站电气一次设计现状问题与分析
        2.1　变电站电气一次设备过热
        变电站站内一次设备属于经常连续运行设备，长期带电运行的过程中，不仅设备内外线路会发热，同时带油设备制冷散热设施工作效率降低，油温升高，这就致使设备整体温度升高。电气设备在温度较高仍然运行时，变电站站内线路和设备故障的机率较正常温度运行时均有一定幅度提高。若不能及时地处理故障设备线路，严重地会引发多个负荷切断甚至整个负荷切除，极大地增加了变电站的危险，降低用电服务质量。在变电站运行中，一般会对电气设备进行定期维护和保养，例如隔离开关在运行时释放强电流，会逐渐腐蚀绝缘材料，使得材料和设备放电接触点间电阻增加，温度升高，针对此现状运维人员需定期不断添加新的导线涂膜抑制此现象。
        2.2　防雷、接地保护
        各种天气气象中，雷暴是对致命威胁整个电力系统电网的情况之一，直击雷引起的雷电过电压瞬间使线路设备超负荷，进而烧毁电气设备造成停电。因此防雷是变电站电气一次设计必不可少的内容之一，不仅需要对设备进行防雷断电保护，而且需要对全站进行防直击雷设计。防雷设计离不开可靠的电气接地，一般地全站需设计水平接地和垂直接地组成的复合接地网，防雷避雷针避雷器及各种电气设备通过导体与站内接地网连接以达到防雷接地设计中各种国家标准，例如
        变电站复合接地网电阻阻值要求，避雷针保护范围要求。电气设备尤其是一次设备由于电压很高，一次设备的变电工作人员人身安全的保护在一次设计中要特别注重。在保证设备正常运行同时为防止高压电对有机会接触高压设备人员的生命威胁，通常需要对设备进行接地设计。电气一次的接地，常包含设备的接地和整站的接地，整站接地常采用扁钢或圆钢构成的接地线等间距或不等间距组成的水平接地网与角钢材质的垂直接地体形成全站接地网，复合网根据变电站土壤电阻率和入地不平衡电流等参数计算设计而成。设备接地通常在设备底部和外壳通过铜排或扁钢两点接入主接地网。
        三、变电站电气一次设计
        3.1电气设备的优选
        电气设备优选以主变为例，因为变电站电气一次设计首当其冲的重要设备就是变压器，而合适的主变对全站电气设计有着十分重要的影响。主变选型不仅要考虑当前现有负荷和地区电网结构，而且需要预测远期用电需求和未来发展电网来进行综合选择。一般的先对变电站的地理位置和站内空间进行统筹分析，来进一步进行容量，运行环境，结构，运行性能和冷却方式等多方面进行选择配置。然后根据调压方式来选择变压器型号。最后，严格按照国家标准和国网规定来进行主变的各项参数选择，比如相数、绕组。另外还要进行绝缘水平、放电实验等，达到标准以后才能投入使用。

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        3.2主接线优化设计
        主体线路的连接设计同样也是变电站电气一次设计重要的组成部分，电气主接线会涉及很多其他分支设计，所有电气一次设备均在主体线路中联通，二次设备均需根据主接线而进行下一步设计。电气主体线路的优劣决定着变电站供电是否稳定运行。本文选取了几种接线方法来简单阐述一下。
        （1）双电源结构接入系统。这种接线设计采用T或者Π字线路形式，更常用的是T接型线路可以与其他两个变电站两两连接，供电电源来自于两个电源，增加了供电的可靠性，当一回电源出现故障不会影响本站正常运行。在变电站站内T接线路一边连接主变，另一边连接其他一次设备，同时通过母线分线来减少高压设备的数量，减少了故障点，保持了线路整体多变性的特点。这种设计占地面积小，投资省，可靠性高。
        （2）设置多样化的母线。多样化母线主要是指2个途径电源进线的线路连接形式。通常地其中一个电源为主要线路，另外一个为备用。经母线连接，高压导线可以保证两部分母线符合电能质量标准。但是由于增加了一条备用线路，需投入的设备多且安装较单根线路繁琐，多用于电能需求非常大或110千伏及以上的网络中。
        （3）桥式接线。分为内桥连接和外桥连接，相对于3/2接线，接线相对简单，构造比较简单，桥两臂的线路都能互联电网，也减少了断路器设置，但是也存在一定的缺点，回路较多，操作灵活性较母线分段接线不够。
        3.3接地设计
        电气设计时，由于占地限制，运行与有可能接触高压电气设备人员的安全问题一直是不断关注和改善的环节。每年各地都出现了多起电击事故，造成很大的损失。将设备各种情况的接地、防雷和消防应急配套设备设施做好，可以有效的保护电力系统中的设备，也可为保障电力工作者的安全。接地分为工作接地、保护接地、保护接零等方式，其装置的主要组成部分，包括接地体和接地线，最常见的就是自然类的接地体，大都是钢结构体，直埋地下。接地线则为角钢或圆钢，将变电站的周边环绕接地体，变电所周围被接地体环绕，内部的高压，低压配电室则设置不同的两处，与接地体连接。
        3.4防雷、照明设计
        在变电站正常运行时，对雷电方面的处理十分必要。尤其是南方很多地区，全年阴雨气候较多，所以在进行变电站电气一次设计时一定要做好防雷避震的措施。具体设计的时候，屋顶部分可以采用镀锌扁钢的接地方式，同时还要和主接地网进行连接，可以更好的实现接地保护。水平防雷的系统中，雷电侵入波往往会对变电站内的设备产生电压，通常可以采用ATP-EMTP对最大过电压进行计算，根据数据对避雷器等设备进行合理的配置，来减少站内的设备遭到破坏。另外，照明也是变电站内很重要部分，对于照明的设计，不仅要满足日常的需求，还要做好突发事故情况下有充分的照明条件。
        3.5电气平面布置
        变电站的电气一次设计总体布置，与场地的因素有着很大的关系，所以要充分规划合理的设计方案，采用户外的设计形势进行，这是选择设备和接线部分的关键。对于一些特殊情况，可以采用户内设备，但是一定要做好通风和消防等措施。而且不能将二次设备与电容器室进行垂直设置，造成监控系统的干扰。给供电运行带来负担。
        四、结语
        总之，详细分析变电站一次设计现状及改善对策是特别重要的。通过概述变电站电气一次设计的基本要求，分析变电站的一次设计中特别重要的电气设备选择和主接线形式的选择需注意的各种条件，从现有故障类型中不断积累经验，完善优化电气一次设计及其配套系统，才能确保变电站的安全稳定运行，不断减少事故发生率，提高变电站供电服务质量。
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