摘要：为了提高变电站的服务质量，电力企业必须重视变电站电气的一次设计。由此可见，详细研究变电站电气一次设计现状及改善对策是非常必要的，它能够在一定程度上提高变电站的服务质量，从而满足人们的用电需求。
关键词：电气一次设计；变电站；问题分析；对策研究
引言
现阶段进行高质量的变电站电气一次设计有着重要的积极影响，能够对变电站今后的工作效率起到促进作用。笔者将会在本文的论述中从变电站电气一次设计的重要性出发,对中压变电站中电气一次设计的步骤进行详细的阐述，并且对变电站一次设计时出现的问题以及对此进行详细的研究，希望通过本文的论述能够为相关的设计人员提供一定的帮助。
1概述
1.1研究电气一次设计的重要性
通常会将变电站设备的总线路称之为一次线路，其设计称之为一次设计，涉及的主要内容包含有地区设备的主接线路选择、变电站设备的选择、电气设备的布置等等，现如今已经成为了保证变电站运行的重要设计。针对此种情况，需要在实际设计的过程中，尽可能保证一次设计方案的科学性与安全性。不过就现阶段的变电站设计现状而言，因为电力市场中竞争越来越激烈，各个电力企业只有不断的进行实力的提升才能够增强自身的竞争力，保证稳定的电力供给，从而促进电力企业的稳定发展，在这个过程中变电站的设计就显得尤为重要,优秀的设计能够合理的节约施工时间、控制工程造价、减少后续的运行维护成本。根据以上的论述，电气一次设计的质量将会关乎到电力企业未来的发展状况，所以需要对其隐藏的安全隐患进行深入的研究与探索，从而寻找出最好的解决方案，是现如今各大电力企业发展的必经之路，笔者身为变电站工作者一员，更是清楚认识到此问题的重要性。
1.2中压变电站电气一次设计的主要步骤
对于中压变电站电气一次设计的步骤进行深入的研究不仅仅有利于问题发现与解决，还能够进一步提升员工自身的工作技巧，节省变电站施工时间，控制工程造价并减少电力企业后续的运行维护成本。针对此种情况，笔者将变电站电气一次设计的主要步骤分为以下几个方面：①站址选择及可行性确认。当设计处于筹备阶段时，应当对变电站附近的环境、变电站的工作量、变电站的设备选择进行详细的统计与研究，从而确保电气一次设计的科学性，以此来确保变电站的正常稳定运行。②变电站规模及主接线确认。当在对电气设备的总线路进行设计的过程中，应当根据供电方案或用户实际需求，对变压器的数量以及容量进行精准的计算，以此为基础来确定主接线的方式，并安排进出线数量。但是需要对设计方案进行多层次的审核，对于方案中存在的安全漏洞一个都不能忽视，对于安全隐患要进行及时的修改，从而减少因为电力故障而产生的经济损失，进一步提升供电的稳定性。③变电站布置形式及设备选择。根据变电站的空间大小以及进出线规模，通过计算，安全并合理选择相应的电气设备（包括各电气设备的电气参数和外形参数），根据相应的安全距离及检修通道的要求，于站内合理布置各电气设备。④科学对比及技经控制。应当对设计方案进行科学、合理的选择，从而促使最优设计方案投入使用，通过最优设计方案的使用能够进一步优化电力企业的资源配置，能够通过最小的投入取得较高的经济效益回报，进一步提升电力企业在市场中的竞争能力。以上所提到的电气一次设计的主要步骤在实际的应用过程中可能会受到外界因素的影响，应当根据各个地区的实际情况进行完善性的设计，并且在不断学习与进步的过程中，对电气一次设计方案进行创新与应用，进一步提升变电站的稳定性以及效率的提升，为我国的经济发展提供充足优秀的电力资源。
1.3城市中压变电站一次设计的基本内容
我们在进行一次设计时，须合理地选择相关的电气设备，主要包含以下几种：一是变压器；二是各级电压的开关设备；三是电流、电压互感器；四是电容补偿；五是导体导线；六是站用电设备。选择电气设备的同时，还需安全合理布置这些设备，从而充分展现这些设备的功能；选择和布置电气设备时应根据国标或电力行业标准进行实施，从而保证变电站的质量。这不仅能确保城市供电的可靠性，满足用电需求，还能够推进城市发展。
2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潮湿的地方，这些都会影响到电气设备的运行和使用寿命，维护起来困难不便。其次，变电站电气设计与土建设计提资沟通不畅，引起设备开孔与土建楼板开孔不能对应，例如土建梁在出线开关柜一次设备孔下方，导致开关柜无法接电缆等。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。
3电气设计中遇到的相关问题
3.1电气设备选择的问题
变电站由非常多的电气设备组成，那么在选择这些设备的时候，要特别重视短路电流计算等相关问题，对不同的电流需要进行不一样的验算。目的在于增加设备的操作灵活性，使用稳定性，以及经济性能等，关系到电力企业长远发展的关键点。如果电流计算不准确，那么设备使用过程中很容易出现短路故障，造成设备损毁或者火灾等危险。对机器设备的使用寿命有着极大的威胁，对整个电力系统的安全运行十分不利。所以一定要全方面的考虑相关影响因素，增加设备的使用效率，给企业带来长远的经济效益和社会效益。
3.2设计主接线不科学
变电站设计的原则就是秉着可靠性，稳定性，安全性为本的原则。整个电力系统的线路组成复杂，造价昂贵，有着很高的成本支出，这对城市的发展有着积极作用，所以在进行设计工作的时候，把城市发展作为首要因素，以可靠安全为基础，合理的利用空间，以免后期出现问题。但是一次设备与二次保护及三次系统的结合维护方面的技术还不够成熟，导致太过复杂的线路维护起来难度很大，影响了变电站电气一次的发展。
3.3防雷设计有弊端
防雷设计对变电站电力系统的安全运行，十分必要，在恶劣的天气下，时常会有雷击事故出现，尤其是偏远的山区，交通和电力维护都存在着很大的难度，所以变电站内部一定要做好充分的防雷措施。只有这样，才能尽可能的避免因为雷击出现损坏电网的事件，确保系统的正常运行，减少损失，确保人身和设备的安全。接地系统也不能忽视，要进行镀锌等措施并实施防腐性能的检测，做好有备无患。根据各地区的变电站的地势，气候环境等因素，结合实际情况，进行科学的防雷设计。
3.4变压器的选择问题
变电站整个电力系统的核心部位就是变压器，它是变电站的心脏，有至关重要的作用。一旦发生故障或者出现运行不稳定等问题，意味着整个供电系统都会发生故障。所以在选择和规划城市用电和发电时，一定要注意变压器的选择。在做具体的变电站电气设计时，应先参考当地的用电特点以及负荷的重要性，统计出负荷的同时率；再考虑变电站中需要安排的主变数量及母线分段情况；最后结合变压器的参数，算上其中半数变压器故障、检修翻负荷时的容量，必要时考虑低周减载等措施，最终确定变压器的选择。
4变电站电气一次设计的包含内容
对于任何一个变电站工程的设计，其设计成果都是最终呈现的设计图纸；具体的电气一次设计主要包括主接线设计图、设备布置设计图纸、接地设计、防雷设计、辅助配套设计等。
4.1主接线设计
根据当地的负荷需求，合理安排变电站规模，包含主变的台数、容量选择，母线分段数量，进出线路数等。有了大致规模后，再根据具体的设备参数选择设备，主要包含以下几类。①变压器选择。变压器的重要性在之前已论述过，不再阐述。具体设计图纸上需明确变压器是选择油浸变还是干变，是否需要有载调压，接线组别和绕组数等参数。②断路器选择。正确选择断路器，有助于变电站的安全稳定运行，也便于运行操作人员的分合闸操作；因此，设计者需要考虑断路器的额定电流、动稳定电流和热稳定电流的参数，还需要考虑安装的操作难度、检修的复杂程度等。③互感器选择。电流和电压互感器是作为一次和二次转接口作用的设备，设计者必须根据参数做相应的选择；但是有些性能参数会影响到设备的尺寸大小，例如双抽头流变和流变精度的提高，次级容量的大小都会影响流变的大小，设计人员应结合多方因素综合考量。④电容器选择。为满足良好的供电质量，提高功率因数，变电站中需在低压侧进行无功补偿，即在低压母线上安装电容器。电容器的大小一般按照变压器容量的30%进行配置，还可配置SVG智能可调型无功补偿装置。
4.2设备布置设计
根据变电站的空间大小以及进出线规模，且依照相应的安全距离及检修通道的要求，安全合理地布置相应的电气设备。通常将变电站划分成高压配电室，变压器室，低压配电室，二次控制室等区域。高低压配装置可分为间隔式或是成套装置式，现在考虑到有些地区空间成本较高等原因，现在变电站中采用GIS或者成套开关柜越来越多。成套开关柜一般是指将母排、断路器、互感器、接地刀以及相应的二次保护装置集中组合在一个柜体中的装置；分为标准开关柜和小型化CGIS柜。标准柜的电缆室在柜体的背后，因此除了在柜前需留出运行通道的同时，在柜后还需留有最少800mm的空间；而小型化开关柜采用三工位刀，减少了接地刀的位置，因此多半为前接线形式，可以背后靠墙布置。现在容量较小的中低压变压器也使用了变压器成套装置的形式，可以放置于配电室内，从而可省去专门的变压器室。
4.3接地设计
在变电站电气设计过程中，接地系统也是需要重视的，应当以水平为主，以垂直为辅。接地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，直接埋进地下即可。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。设计人员不仅要关注整个变电站的接地系统，还需要注意电气设备的设备接地；例如在变电站的每路进出线都需配备接地闸刀，变压器的中性点是否需要接地等等。这写都可提高变电站运行及检修的可靠性和安全性。
4.4防雷设计
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。
4.5辅助配套设计
除了上述的几部分设计，整个变电站设计中还包含一些辅助装置的设计内容。例如技防安全的设计，SF6报警系统的设计，结合土建的通风、排水方面的设计，电缆进出站的站外电缆沟的设计，站用电（站内动力及照明）设计等；其中，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。
结语
根据上文的论述，变电站电气一次设计的质量将会在很大程度上影响变电站运行的稳定性，针对此种情况，变电站的电气一次设计需要根据社会需求来进行改变，对于电气一次设计应当尽可能保证科学性以及安全性，并且积极地进行新技术的应用，提升供电的稳定性以及企业的经济效益，作为一名设计员工，应当深刻的认识到电气一次设计的重要性。
参考文献
[1]金帅,侯彦虹.变电站电气一次设计现状及改善对策[J].中国房地产业,2019,(1):210.
[2]姚航海.变电站电气一次主接地网施工技术要点[J].南方农机，2019，50（16）：211.
[3]李渊博.变电站电气一次设计现状及改善措施[J].电子技术与软件工程，2019（16）：233-234.