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摘要：随着我国社会经济的高速发展，国内的有色金属加工行业也进入到一个快速发展时期，行业规模不断扩大，电力负荷不断增加，用电需求急剧上升。这无疑是给有色行业的变电站提出了更高的要求。如何合理设计变电站部分电气，使其能够更好的满足行业生产所面前的重要课题，为此，本文将结合笔者实践经验，以110KV变电站为例，对其部分电气的一次设计提出自己的一点看法，以供参考。
关键词：110kV变电站；电气部分；GIS；一次设计
前言
进入到21世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，国内建筑、交通、建材等行业不断扩展，而向以上行业提供主要材料的有色金属加工行业也进入到一个高速发展时期。随着生产需要及科技进步，行业的规模不断扩大，电力设备装机容量不断增加，近年来随着产能及规模不断提高，从原来的装机几万千瓦到现在的动辄十几万乃至几十万千瓦，而厂区内变电站一次侧的电压等级也就逐渐提高到110kV甚至220kV。尤其110kV变电站在行业内现有规模变得尤为常见。因此，110kV变电站的一次设计，需要根据时代要求，不断的进行技术创新，以便更好的发挥其作用更好的服务于有色金属加工行业的发展。
一、有色行业变电站的简介及其重要作用
1、变电站的简介
变电站是承接电力系统与厂区用电设备的桥梁，其是用以接收电网电能转换输送电压，以及监控调配电网电力流向的电气设备。变电站是不同的电力网络之间的转换器，通过先进的变压设备高效合理的连接每一层级电网，是实现电网智能化的重要保障。
2、变电站在电力网络中的重要作用
电能的传输过程中，需要设置变电站，以此将接受到的上级电能，通过变压和调配合理分布到各个车间电力支网络。变电站是对电能按预先设定、规定流程、目的进行有效监控与合理分流，是保证上级电力网络和厂区各区域用电安全的重要手段。有色行业变电站是以降压为主要功能；降压变电站是降低电压以供较低电压需求的客户使用，以实现电力网络电能输送的灵巧性与多样性，增加了电网输电的灵活性和多功能性，能够满足有色金属加工企业对电力的需求，确保工厂生产的可靠性和安全性。
变电站的核心设备是变压器，同时还有断路器设备、互感器设备、防雷设备以及二次系统等重要设备。由于厂区110kV变电站，其面对的就是低压侧的有色金属加工设备诸如加热炉、保温炉、轧机、拉弯矫设备等等，具有数量多，影响范围广等特点。因此，在110kV变电站一次设计时应当充分考虑设备工况、工艺流程及远期发展需要，着重变电设施设备的安全可靠性、稳定性、灵活性等，同时综合考虑站点建设成本，有效减少电力事故。作为变电站设计的工作人员，必须严格执行国家相关工程建设的规范章程，结合应用实际，在确保变电站运作正常的前提下，折中选择符合相关建设规范的设施设备、材料，实现110kV变电站实用性与安全性并重。
二、有色行业110kV变电站一次设计策略
1、科学合理的主变压器选择与主接线设计
有色行业用电设备装机容量不断增大，用电量的不断增长，使得变电站所面临的挑战越来越大，因此作为变电站的核心设备的主变压器应当结合实际需要适当选择，合理配备变压器的容量和台数，行业内通常情况下变压器需配备两台或者两台以上，出现一台变压器故障时，其余变压器能保证全部负荷的60%-70%或厂区内全部的一、二级负荷总和（当一、二级负荷总量超过上述比例时），以确保厂区生产的可靠性及安全性。另外，同一厂区变电站内的变压器容量及其它参数不宜过多，应尽可能系列化、标准化。变压器的容量及数量选择应当充分考虑外部电源条件、建设条件、技术要求、运行情况、投资规模等技术参数，如此科学合理的设计，能实现最优设计方案，达到最佳的输变电效果与建设成本控制。
我们通常根据工艺及各公辅专业提供的设备安装容量总和通过负荷计算来选择变压器容量，一般选用有载调压型变压器，主要是因为有色金属加工行业用电设备较多，根据工艺流程不同，负荷变化比较大。
变电所电气主接线选择是一个综合性问题，应根据其在电力系统重色地位与作用、建设规模、电压等级、线路回数、负荷等具体情况来确定，主要原则有以下几点：
1）安全性。即包括人身安全和设备安全。按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种保障人身安全的技术措施；
2）供电可靠性。如何保证可靠地向各车间设备提供不间断的供电；
3）灵活性。能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换，还包括将来扩建的可能性；
4）操作方便。主接线还应简单明晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少。
5）经济性。即在满足前四个条件的前提下，应力求投资少、占地小、运行维护费用低等。
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因此，设计过程中应当合理选择变电站的主接线方式。如选择主接线形式不当，当变电站发生故障时，对主接线的维护较为困难，更将对企业造成巨大的经济损失，影响企业的正常生产，严重的将造成严重的安全事故。科学合理的选择主接线形式，实现合理、经济的接线，可以确保高效输送电能、减少投资、提高供电的安全性于可靠性。
有色金属加工行业110kV变电站常用的主接线方式有：
1）单母线分段主接线。母线发生故障时仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作。对于厂区的二级负荷，可将二级负荷的两回电源接于不同的母线段上，保证重要负荷供电。
但任一回路的断路器检修或故障时，该回路停电；一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，影响范围较大。
2）双母线主接线。供电可靠、扩建方便、便于实验。
但投资较大，当母线故障或检修时，倒闸操作步骤教复杂，容易误操作，任一回路的断路器检修或故障时，该回路停电。
2、配电装置的布置及设计
110kV变电站配电装置的布局设计意义重大。配电站的设备布局模式以屋内与屋外两种为主。以配电设备屋外布局为例，它又分为高型、半高型与中型布置，以上三种不同的布局模式，都有着其各自的特性与优缺点。配电装置高型布局具有使用地面面积少的优势，可是其实际操作难易度较大，不利于后期维修与检测，同时抗震性能不理想；半高型布局具有缩短装置安装距离，可是增大布线难度且局限于回路多的变电站；中型布局具有节约建设资金、抗震性能较好，维修检测难易度较低，但是使用的空间面积较大。
而出于对投资及占地的考虑，有色行业的110kV变电站高压设备一般选用GIS组合电器，也就是六氟化硫封闭式组合电器。它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
设计人员在设计过程中，应当充分考虑多种因素，结合建站实际选择适当的配电装置布局。
3、断路器的性能和参数选择
断路器在l10kV变电站一次设计中占据着极其重要的角色，它的选择需要结合多种因素和参考相关标准。断路器具有良好的绝缘性能和较好的导体特性，其中核心的是绝缘特性。良好的绝缘性能，能有效提高线路故障时线路检修效率，保障线路检修技术员的人身安全，避免因线路跳闸和短路所引起的安全事故；另外较好的导体特性，提高了电路的动稳定与热稳定，在发生电流过载时避免出现线路故障、发生火灾等安全隐患。除此之外，断路器在选择时还必须考虑经济效益的问题，尽可能的选用一些工作环境寿命长、体积小、质地较轻、安装便捷的断路器。综上，无论如何l10kV变电站一次设计中的断路器应当结合站点实际情况与上述特性因素进行科学合理筛选。
4、消弧和过电装置及照明部分的设计
现代科技力量的不断进步与发展，衍生消弧和过电保护装置，它是变电站系统技术进步所带来的新产物，其主要功能是有效化解中性点非直接接地系统弧光接地以及高电压、过振电压对电气设备造成的损伤，减免客户损失。照明设备的设计分为屋内与屋外，屋外通常为投光灯，屋内为应急灯、白炽灯，如此极大的便于检修人员的检查与维护。此外照明设备在设计时，应当严格执行行业设计标准与安装规范，尽可能的使用寿命长的照明设备，有效减少后期维护与更好。
5、抗震性能设计
对于110kV变电站的设计中，应当将变电站抗震性能充分考虑。这些年，越发增多的地质灾害，严重威胁着电力系统中变电站的安全性，因此需要我们高度重视其自身的抗震性能设计。在设计中，对于较大承重载荷的建筑标的，应当采用深埋基础，以此确保达到相应的强度和抗变形。由多数建设实践告诉我们，以12m长500PHC管桩作为基础，能有效稳固建筑标的，增加电力设施设备的稳定性，降低检修与修复的次数，大量节约运营成本。
三、结束语
总而言之，有色行业规模不断扩大，用电需求的不断上升，给110kV变电站一次设计带了无限的挑战。这就要求相关设计人员必须结合变电站的特点，并综合考虑电力系统以及客户的需求，采取科学合理的方式来对部分电气进行设计，以确保变电工作的安全可靠运行，为我国经济建设保驾护航。
参考文献：
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[2]郑兰，樊敏.110kV变电站设计中存在的问题初探[J].通讯世界，2014（4）：85-86.
[3]李明露.110KV变电站建筑设计中存在的问题与解决措施[J].中国新技术新产品，2012（10）：115-115.
[4]《钢铁企业电力设计手册》上册，冶金工业出版社，1996年。
论文作者:吴智
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/9/28
标签：变电站论文; 设备论文; 行业论文; 母线论文; 断路器论文; 接线论文; 变压器论文; 《基层建设》2016年13期论文;