李傥麒
桂林丰源电力勘察设计有限责任公司 广西桂林市 541000
摘要：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，会遇到各种问题，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。完善和创新变电站一次性设计，积极应用新技术和新材料，才能够保证我国电力供应的稳定，推动我国电网建设安全、可靠发展。
关键词：变电站；电气一次；设计；优化
一、变电站电气一次设计的基本要求
首先，变电站总体规划应根据工艺布置要求以及施工、运行、检修和生态环境保护需要，结合站址自然条件按最终规模统筹规划，近远期结合，以近期为主。分期建设时，应根据负荷发展要求，合理规划，分期或一次征用土地。
根据负荷发展要求,收集当地负荷用电量历年相关数据，结合当地电网现状情况，然后开展变电站供电区域电力电量平衡分析，充分论证项目建设必要性，确定变电站建设规模和电气主接线的设计方案。主接线方案的选择决定了一系列后续工作，涉及范围广泛，其中包括变电站总体布置、电气设备的选型以及继电保护方案的选择等。
变电站总体布置应事先充分观察，结合现场情况，对站区建筑进行了认真、细致的设计优化。受现有站区影响，主体建筑各房间布置力求做到功能分区合理、平面布置紧凑、交通组织流畅，在满足使用要求的前提下优化布置减少占地，有效降低建筑面积能耗，杜绝土地资源的浪费，使新建的设备及建（构）物均在站区内布置。
变电站电气设备选型是变电站电气一次设计的重要步骤，各类电气设备的选择涉及电气专业知识较为广泛，例如：（1）根据短路电流计算结果确定电气设备相关参数，校验电气设备动、热稳定性是否满足技术要求；（2）根据电网运行方式确定变压器选型；（3）根据接地电容电流大小选择接地装置；（4）根据无功就地平衡的原则以及变电站容量规模情况合理选择无功补偿容量；（5）变电站内导线、电缆选择等。根据相关国家行业规范要求，设备选型采用国内生产的技术成熟、先进可靠的设备以提高设备装备水平，保证变电站安全可靠运行。
二、变电站电气一次设计中存在的问题
（一）电气设备的选择
变电站建设过程中包含多种电气设备，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，一旦出现短路故障的情况，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。
（二）没有科学合理进行主接线的设计
在进行变电站设计时，要保证变电站建成后具有高可靠性和稳定性,对于整个电力系统而言,一般具有较为复杂的系统接线，如果一味追求高技术和高标准，整个项目造价偏高，对社会资源造成浪费，所以在对城市的变电站进行设计的过程中，需要因地制宜，充分考虑城市的发展,合理利用城市的空间，提出经济效益好、可行性程度高并且整体安全可靠的设计方案。
（三）防雷设计方面的问题。
为能够保障整个变电站的安全运行，防雷设计是十分有必要的。如果变电站所处环境较为恶劣，处在雷暴天气较为频繁的地区，在一定程度上会加大电力设备的运行维护难度。因此，需要提高对变电站防雷设计的重视度，这样可以有效避免变电站受到雷击而造成设备损坏情况的发生。除此之外，还需要提高对变电站接地设备的重视度，要做好相关设备的腐蚀性检查工作，有效避免由于腐蚀而造成接地设备损坏情况的出现。相关工作人员可以根据不同地区变电站的地理环境和天气情况，进行科学的防雷设计。
三、变电站电气一次设计优化策略
（一）优化主线方案设计
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。
（二）优化接地设计
接地设计应确保电气设备安全运行，有效防止人员发生触电事故，落实设备和地面之间的连接，保证系统安全。具体来说，优化接地设计对提高变电站安全可靠运行主要体现在以下几个方面：
（1）防止电网系统运行时产生人员触电事故。
（2）防止变电站中一次设备产生机械性的损伤。
（3）减小电网系统出现故障时发生火灾事故的概率。
变电站户外主接地网，接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极的混合接地网，接地体的截面选择应充分考虑热稳定和腐蚀要求。变电站主接地网的接地电阻应满足DL/T621-1997《交流电气装置的接地》的要求。设备的接地应满足“反措”要求。需满足接地网接地电阻不应大于4欧姆的标准要求，如接地电阻不能满足要求，则需要采取降阻措施。
变电站接地方式拟采用以水平接地体为主, 辅以垂直接地极的混合接地网，水平接地体间距为5米的方孔接地网。新建配电装置楼地下部分水平接地网采用40×4紫铜材料，新建配电装置楼地下部分以外的接地网采用50×5镀锌扁钢。避雷器、避雷针(线)及变压器工作接地等处，设置以垂直接地极为主的集中接地，并与主接地网连接。扁钢与紫铜排连接处采用放热焊接，并设置阴极保护装置。
新建独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10欧姆。
变电站内应敷设独立的二次接地网。该接地网全网均由截面不小于100mm2的铜排构成，分为室内和室外二次接地网。沿二次电缆沟道敷设专用铜排，贯穿主控室至开关场地的就地端子箱、机构箱及保护用组合滤波器等处的所有二次电缆沟，形成室外二次接地网；在主控室屏柜下层的电缆室内，按屏柜布置的方向敷设首末端连接的专用铜排，形成室内的二次接地网。
（三）优化电气设备选择
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。变电站配电装置布置在满足安全可靠、技术先进、运行维护方便的前提下紧凑、合理，同等规模下各电压等级区域的占地面积应注意选用性能好、体积小的设备。近年倡导节能环保，项目建设过程中，应提高节能环保效率，减少不必要的能源浪费，变电部分节能降耗主要体现在主变压器和站用配电设备的选型方面。
（1）主变压器选型节能措施及节能效果分析
变压器是输变电行业中的主要耗能设备，选用低损耗的变压器可以促进工业企业自身节能降耗，对建设节约型社会具有重要意义。本工程35kV主变压器选用SZ11型新型优质的三相双卷自冷式有载调压变压器与同容量的S9型普通变压器相比具有消耗材料少、有功和无功损耗少、效率高的优点。
（2）站用配电设备选型节能措施及节能效果分析
a）站用变：本工程所用变选用SC11系列低损耗节能变压器，该系列变压器在结构上采用卷铁心，高稳定性线圈支撑，空载电流小，与S9型系列产品相比，节能效果明显。
b）照明设备：新建的变电站配电区照明考虑采用高效少污的光源，以达到节能的效果。变电站屋外配电区选用金属卤素灯，金属卤素灯发光率较高，色温范围广，自3200K～4000K，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，使用寿命长；主控楼照明选用紧凑型荧光灯，与普通白织灯相比紧凑型荧光灯具有光效高（是普通灯泡的5倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍）。
四、结论
变电站电气一次设计整体方案需要遵循科学、合理、符合电网发展规划等原则，保证变电站中设备的技术参数满足项目建设需求，符合相关国家行业规范要求 ,同时要结合现有电网系统运行状况，保证设计方案经济效益好、可行性程度高、安全可靠并且便于维护。
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