（中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司 310012）
摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，其安全运行对电网运行有着重要意义。因此，就需要优化变电站设计，对变电站的电气一次设计进行系统分析，确保变电站不但满足当前电力系统运行的需要，而且能够满足电力系统不断升级的需要。本文从变电站设计的原则和要求入手，较为系统地分析了变电站的电气一次设计，主要有电气主接线的设计及电气平面的布置、电气设备的安装、电气计算及电气设备的选择、系统防雷及接地设计、电缆敷设及防火设计、照明系统设计等等。
关键词：变电站；电气；一次设计
1 变电站电气一次设计的基本要求
在这个科技快速发展的时代，我国电力市场改革的深入和经济社会发展的转型升级，我国对电力的需求越来越大，这就给电网的设计与建设带来了巨大的压力。当前，电网的规模不断升级，电力设备现代化水平不断提高，这就使得变电站的设计与建设成为电力系统发展的重要内容之一。因此，在设计变电站过程中，要选择最优的设计方案，保证变电站的建设既满足当前的电力供应需要，又不给今后电力系统的升级造成麻烦。
2 变电站电气一次设计的基本原则和准备工作
2.1 变电站电气一次设计的基本原则
（1）变 电 站 电 气 的 一 次 设 计 应 该 满足 一 些 基本 原 则，必须充分考虑本地区的电力需求，按照实际需要与未来的电力负荷进行设计，也就是其设计既要满足当前需求，也要满足未来发展的需求；
（2）在 主 接 线 选 择 过 程 中，必 须 以可 靠 性作为 首 要 标 准，同时兼顾灵活性原则，以保证变电站运行的安全；
（3）在 变 电 站 设 计 过 程 中，要 尽 可 能 减 少 占 地 面 积，对 于变电站内设备的选择，要选择性良好、体积小的设备，以达到节约用地的目的；
（4）在电 气 选 择 方 面，要重 视 满足 电 力 系统 的 自 动化 需求，选择那些自动化程度较高，且通信误码率比较低的电气设备和系统结构，从而满足电气设备管理的需求；
（5）在 变 电 站 设 计 过 程 中，还 应 该 选 择 那 些 可 靠 性 强 且 噪音比较小的设别，设备的检修率也应比较低。
2.2 变电站电气一次设计的前期准备工作
在变电站施工建设之前，需要进行可行性研究；可行性研究是为建设工程项目提供技术依据的重要阶段。为了更好的满足变电站工程的标准和要求，在工程前期的准备阶段，应当根据国家的有关规定，结合变电站工程的具体特点，编制出合乎规范的变电站设计成品。
变电站的可行性研究应当贯彻落实国家有关的技术政策和产业政策，严格执行各项规定和规程，建设资源节约型、环境友好型电网，推进应用通用设计，促进变电站的标准化建设。同时，在变电站建设的前期准备工作中，必须充分掌握工程设计的原始资料；变电站工程设计的原始资料包括：变电站站址的位置；站址的地震烈度情况；变电站周围的道路交通情况；变电站站址的地质情况等等。
此外，在变电站前期的工程设计中，还应该明确工程的任务，根据可靠性文件和相关设计原则，确保变电站符合国家发展的需要，贯彻两型一化的工程设计原则，确保变电站的设计符合规范要求；通盘考虑当前与长远的规模，合理规划设计，使技术指标达到相关标准。
3 变电站的电气一次设计
变电站的一次设计主要包括六部分内容，即电气主接线的设计及电气平面的布置、电气设备的安装、电气计算及电气设备的选择、系统防雷及接地设计、电缆敷设及防火设计、照明系统设计。
3.1 主接线的设计及电气平面的布置
变电站的电气一次设计，应当按照规划与具体的场地要求，编制出出总体的平面布置方案。这也是设备选择和接地系统的前提和基础。在变电站的规划设计中，适宜采用主变在户外的形式进行相关布置。如果遇到特殊情况，布置需在室内进行，则应该在主变设计中增加通风与消防措施。同时，电容器室与二次设备室不能垂直设置，这主要是为了避免计算机监控系统与电容器之间相互干扰，从而提高了系统的安全性和可靠性。
在整个变电站电气一次设计中，主接线的设计是至关重要的内容，关系到整个变电站设计的成败，会直接对变电站的运行产生影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，主接线设计也会对变电站的辅助系统，比如控制系统、 日常照明系统和自动化装置等产生重要的影响。因此，主接线的设计要力求做到稳定与灵活，同时要体现出经济性，使其可以满足不同状态下的运行方式，安全稳定切换。110k V 变电站主接线的形式主要有以下几种：
（1）线 路-变 压 器 组。在 这 种 方式 下，电源是 双 电源 形 式，采用的是 T 型接线，或者一路是 T 型接线，而另一路则和其它电网相连接。高压侧主接线则采用线路-变压器组形式，低压侧的形式有两种：①母线分段；②带旁母线接线形式。
这类接线方式有明显的优点，就是其线路比较清晰简单，用到的高压设备比较少，且占地面积也比较小，投资额比较小，设备的维护相对比较简单，能够在一个电源的支撑下保证系统的稳定运行，从而保证电力供应在短时间内得到恢复。当然，这类接线方式也存在一定的缺陷，就是如果高压侧的电源失效，此时的系统处于一种限电的状况中，无法保证设备的正常运转。因此，这种形式只能在没有功率转移要求的变电站中采用。
（2）单 母 线 形 式。变 电 站 的 主 接 线 采 用 单 母 线 形 式，则 变电站的电源进线有两路接线，一路主要是为了备用，其中，高压侧的主接线采用单母线的方式进行连接，而低压侧的主接线连接方式采用的是单母线分成两段的方式进行连接。单母线形式能够有效保护供电系统的可靠性和灵活性，在主电源失效的情况下，可以利用备用电源恢复系统的供电。这种形式的缺点在于其成本比较高，占地面积也比较大，设备比较复杂。单母线连接方式主要适用于受电与功率转移的城市电网中。
（3）内 桥 连 接 方 式。在 这 种 形 势 下，变 电 站 的 进 线 仍 然 用两路接入电网，高压侧主线接线方式采用的是内桥连接的形式，低压侧则采用的是单母线两带旁母线连接形式。这样的连接方式一个非常明显的优势，也就是四个回路仅需三个断路器，断路器的数量比较少，而且线路的切换比较方便。不过内桥连接方式也有显而易见的缺点，就是运行的可靠性和灵活性比较差，其运行调度相对比较复杂。同时，如果变压器出现故障，则与之相连接的相邻两台断路器必须要断开，这样容易出现没有线路正常运行的状况。因此，内桥连接方式适宜应用于高压运行操作频繁但是却不用承担电网穿越功率的变电站。
（4）双 母 线 形 式。母 线 按 结 构 分 为 硬 母 线和 软 母 线。其 中，硬母线（低压的户内外配电装置）又分为矩形母线和管形母线。矩形母线一般使用于主变压器至配电室内，其优点是施工安装方便，运行中变化小，载流量大，但造价较高。软母线用于室外，因空间大，导线有所摆动也不致于造成线间距离不够。软母线施工简便，造价低廉。
3.2 电气设备的安装
电气设备安装前，安装人员需要熟悉图纸，检查设备合格证和说明书及管口方位图熟悉设备布置图和结构图，掌握安装顺序；设备的开箱检查、规格尺寸和重量；基础验收，同时作好设备支座尺寸是否与基础预留地脚螺栓相吻合，同时要到现场勘察和测量设备预留孔是否满足设备的出入等。
3.3 电气设备的选择
总体的布局完成以后，就需要选择相应的电气设备，电气设备应该按照相关标准进行，要查看其负荷计算、主接线形式和电流计算等等，并依照相应的条件对电气设备进行电气试验，检验其各项参数是否正常，如电气设备的热稳定性、动稳定性等等。
3.4 接地设计
一般情况下，电气设备接地装置有两部分组成：①接地线路；②接地系统；接地装置的主要材料则是圆钢或者是扁钢。其中，垂直接地的主要材料则是角钢。在具体的应用过程中，应该将其削尖然后打入相对应的位置。在高压配电室和低压配电室应该分别设置两个接地点，使电气设备接地与接地体相连接。在变电室中，应该设置一处与接地体相连接的接头。同时，高压配电室、低压配电室和变压器室都应该与直接地网向连接，且连接点不少于 3 处。在变电站的电气一次设计中，要特别重视接地设计，这主要是为了防止变电站在正常运行过程中出现突发故障，进而引起火灾或者是人身触电的状况。
3.5 电缆敷设
电线电缆敷设安装的设计和施工应按 《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）等有关规定进行，并采用必要的电缆附件。供电系统运行质量、安全性和可靠性不仅与电线电缆本身质量有关，还与电缆附件和线路的施工质量有关。通过对线路故障统计分析，由于施工、安装和接续等因素造成的故障往往要比电线电缆本体缺陷造成的故障可能性大得多。
3.6 照明系统设计
照明系统是辅助系统，是变电站正常运行的辅助系统。在设计变电站日常照明系统时，应该把各个部门的照明系统与工作照明系统区分开来；要按照相关的技术标准，在重要的场合与安全通道、楼梯间等安装紧急照明设备，尤其是出现因为正常照明系统故障而照明中断状况时，能够为工作人员提供光明，进行疏散或者是对故障进行排查处理。此外，中控室应当利用塑料绝缘导线进行暗敷，而其他的地方则完全可以采用明敷来完成布线。变电站的外部照明线路应该选择用钢管来进行铺设。
4 结 语
变电站是电力系统的一个重要组成部分，也是保证电力供应的一个重要网络节点。
随着我国城市电网和农村电网建设和改造的加快，变电站将承担越来越多的功能。因此，制定科学合理的变电站设计，对变电站进行合理布局，对于提高变电站的运行效率，保证电力系统的安全运行，保证电力的正常供应，都有着重要的意义。
论文作者:汪浩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/1
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