张辉，王宇鹏，荆利娜
国网巩义市供电公司，河南省巩义市，451200
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，变电站作为电力系统中重要的组成部分，在电能需求不断增加的情况下，需要不断提高变电站的服务质量。变电站的服务质量和变电站电气一次设计的质量具有直接的联系，通过对变电站一次设计的现状以及相关改善对策进行研究，对提升变电站的服务质量具有重要意义。本文对变电站电气一次设计现状进行阐述，并分析了变电站电气一次设计的基本要求和存在的一些问题，同时针对变电站电气一次设计提出了相应的改善策略。
关键词：变电站；电气一次设计；现状；改善策略
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进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近况
目前，在变电站电气一次设计中存在诸多问题，例如，未对变电站电气一次设计进行合理的规划，没有充分考虑地形等周围环境因素对电力设备运行产生的影响，严重影响变电站的安全运行。另外，变电站电气一次设计中出线间隔排列与主接线配置的不合理，导致设备接线出现问题，使导线之间出现交叉的情况，这对变电站电气设备的运行维护带来一定的影响。随着经济的快速发展，科学技术的进步，促使工业水平的不断提升。目前，一些偏远地区的电力设备仍然相对落后，与行业发展不相适应。同时，相关部门也未意识到变电站电气设备的重要性，导致电气设备得不到及时的检修维护，制约了电力企业的发展。
2变电站电气一次设计的现状及基本要求
2.1变电站电气一次设计的现状
变电站在电力系统中发挥着重要作用。变电站的主要功能为汇聚和分配电能、转换与调整电压、限制电流等。在变电站中电气一次设计过程需要准备输电线缆、断路器、隔离开关和发电机、变压器等一次设备，其中变压器和断路器为重点设备。变电站的应用能转化高低电压，主接线方案的选择往往决定了一系列后续工作，涉及范围广泛，从电气设备的选择到配电工具的配置，包括继电保护方案的实施等，因为在电气主接线方案的设计中伊林，最重要的是安全。电气布置应事先充分观察，结合现场情况，分析影响电气布置的各种因素，再制定相应的电站电气初步设计方案。应给出总体设计的布局图。在变电站的初步设计中，应考虑一些可能出现的问题，规划合理可靠的方案预测，为今后电气设备的选型和接线提供依据。作为变电站的重要组成部分，电力系统尤为重要。变电站发挥着重要作用。变电站电气初步设计的正确性直接影响到电力系统的运行速度和安全。变电站一次设计应以提高可靠性为基础，这样主接线设计方案的评价标准也就存在了。在主接线的设计中，主接线应与电站本身的情况相结合，争取在设计中做到更加完善。为了使变电站的工作和运行更加可持续和稳定，保证输电安全，应对变电站各种工作方式的转换进行详细的处理。
2.2变电站电气一次设计的基本要求
充分重视并做好变电站电气一次设计，不但能够保证变电站的安全稳定运行，还可以对变电站进行功能性的扩充。在进行变电站电气一次设计的过程中，要按照一定的基本要求，其中主要包括以下几个方面：①在对变电站内部线路进行连接时，为了保证变电站能够进行安全稳定的运行，要使用可靠的并符合标准的接线方式；②电力企业对变电站进行电气一次设计的过程中，为了有效保证后期的变电量需求，根据相关区域的电力需求，电力企业需要进行相应的设计并进行有效的完善；③在设计变电站结构时，电力企业需要选择具有较好综合性能的电气机械，从而保证实现经济效益的最大化；④电力企业在对变电站的内部进行相关电气设计时，为了保证变电站不出现相应的问题，需要对电力体系的自动化发展进行重视。
3变电站电气一次设备设计的可行性
为使得变电站电气一次设备设计具有科学性，则需要全面深入落实我国电力行业的相关设计标准和规范。另外，需要对变电站建设位置、周围环境、交通情况等进行详细了解，从而使变电站能够更好地发挥自身作用。除此之外，在变电站电气一次设备设计时，要出具可行性设计方案，并对设计方案进行全面的了解和透彻分析，使得变电站电气一次设备的设计工作具有科学合理性。同时，对变电站电气一次设备的设计方案进行修改时，要站在变电站安全可靠的角度进行考虑，由于现阶段的电力设备功能越来越强大，质量越来越高，因此，需要，质量越来越高，因此，需要加大投资力度。
4变电站电气一次设计中存在的问题
4.1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，
4.2主线方案的设计
电气设备的质量将会在很大程度上决定总线路的稳定程度，在对主线路进行设计的过程中，应当选用质量达标的设备，进一步提升主线路的安全性，同除此之外，在设计的过程中还应当重视主线路的经济效益以及灵活程度，保证所采用的主线方案设计为最优。
4.3防雷方案的设计
避雷针是现阶段变电站保护设施中最为常见的一种，起作用主要是避免变电站设备遭受雷击的破坏，以此来保证变电站设备在雷雨天气下的正常运行。针对此种情况，进行科学、合理的变电站避雷针安装就显得极为重要，需要对其进行针对性的设计与应用。
4.4电气设备的选择问题
在变电站的组成中包括许多电气设备，在进行设备选择的过程中，要对短路电流计算等相关问题进行充分的重视，并采用不同的验算方式验算不同的电流需要，这有助于增加相关设备的灵活性、稳定性和经济性能，也关系到电力企业的有效发展。如果在电气设备进行使用时，没有准确计算相应的电流，就比较容易发生短路的故障，对设备产生一定的危害，威胁到相关电气设备的使用寿命，影响到电力系统的安全运行[5]。
4.5没有科学进行主接线的设计
在进行变电站设计时要保证其具有一定的可靠性和稳定性，对于电力系统而言，一般具有较为复杂的线路，相关花费也比较高，在对城市的变电站进行设计的过程中，要充分考虑城市的发展，合理利用城市的空间并保证其安全可靠性。但对于电力系统的维护方面，相关技术还不够成熟，对于一些复杂的线路在进行维护的时候也有较大的难度，这都会影响到变电站电气一次的发展[6]。
5变电站电气一次设计
5.1电气平面布置
电气平面布置要结合现场场地的条件状况，分析各种影响因素，制定合适的方案，进行电站电气初步设计。应给出总体设计的平面布置图。在变电站的初步设计中，应事先考虑到一些可能发生的难题，策划合理可靠的方案预测，为今后电气设备的选型和接线提供依据。例如，要穿过两户人家，首先要看建筑物的结构，如果框架结构可以自由打开或拆除，如果是砖混结构，并且是承重墙，我们可以打开一扇门，但门的宽度不应大于一个900mm的门，我们应该增加横梁的门，尽量减少振动。
5.2电气设备选择
一般来说，设备的选择是以主接线的设计为基础的，同时也要考虑到负荷和电流的计算，使电气设备选择时应遵循的原则非常明确。为减少设备占地面积，还应注意选用性能好、体积小的设备。在变电所初步设计过程中，还应考虑选用合适的设备进行详细的组装。选择列表以确保设备的低维护。电力负荷按电流需求设计。变电站运行应采用机械自动化技术。首选的电气设备和系统结构是低误码率和高自动化。首先，以正常工况为依据，以正常负荷为基准，作为电气设备的额定值；其次，在运行过程中，由于各种原因，经常引起短路，这是不可避免的事故，为了测试电气设备，应根据短路情况进入。线路试验；第三，为了检验开关柜能否有效地闭合，应以三相短路为条件进行试验。第四，电气设备的形式应根据具体情况选择。位置、环境和使用的要求在选择上会有很大的不同。在完成以上四点后，我们还应该检查几个主变压器。通常，变电站的变压器数量要大于等于两台的主变压器。这样，当一台变压器发生故障时，另一台主变压器将不工作，将继续工作。若干变压器的具体安装还应根据具体情况，如供电条件、供求关系等来确定。所以，总而言之，这是经济和技术水平。以下是要点。首先，必须在不改变总负荷的情况下关闭其中一台主变压器，而总负荷仍具有相同的供电能力。其次，我们应该参考变电站本身的变压器容量。第三是考虑该地区。城市土地资源短缺可以说是一寸土地一寸钱。如果你需要占用太多的土地，你在考虑时应该谨慎。
5.3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。
5.4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。
5.5电流电压正常
由于大多数电器都是以感性负载的形式存在的，这些机器都由许多线圈来维护。这种电器是在突然停电的情况下加载的。这些线圈会引起高电压。电压与负载有关，如电感和电流。当电压恒定时，短电池会产生无限大的电流，甚至爆炸。当电压降到一定水平时，没有电流输出。过电流的可能原因包括短路、过载、设计错误或接地故障。保险丝、断路器、温度传感器和限流器通常用于控制过电流的风险。当电路绝缘由于某种原因，也可能是在过载时，电位不等的导线通过阻抗可忽略不计的故障点接通。由于所有的短路都是金属短路，这种短路属于金属性短路。其短路电流可达到电路导体载流能力的数百倍或数千倍。会产生异常高温或巨大的机械应力，造成各种灾害。
5.6完善照明设计
变电站中，照明系统工作范围覆盖广泛，包括变电站内外的厂房、内外机房以及内外开关站等。各个区域的照明系统由两个部分构成，分别为工作照明与事故照明。其中在工作照明的设计方面，需结合不同工作区域正常工作条件下对光照需求标准综合进行。一旦工作照明出现故障被中断时，即刻启动事故照明，保证变电站中各项工作继续进行，还可为人员疏散过程中各个疏散通道以及安全出口等提供照明。在事故照明系统中，主要是由照明电源持续供电，当照明电源不能正常工作时，自动控制装置就可立即将事故照明系统切换至直流电源中。
结语
综上所述，在整个电力系统中，变电站作为其中重要的组成部分，电力企业要充分认识到变电站电气一次设计的重要性。变电站的服务质量和变电站电气一次设计的质量具有直接的联系，通过对变电站一次设计的现状以及相关改善对策进行研究，对提升变电站的服务质量具有重要的意义。
参考文献
[1]彭大志.变电站电气一次设计现状及改善对策分析[J].科学技术创新,2019(24):35-36.
[2]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