（1.中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西西安 710054；
2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西西安 710065；
3.中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西西安 710054；
4.施耐德电气设备工程（西安）有限公司 陕西西安 710077）
摘要：随着现代社会经济的发展，对电能提出了更高的使用要求，由于变电站在整个电网结构体系中占据着重要位置，因此对变电站进行改造升级成为电力管理单位未来工作的重点内容。从当前我国多地区变电站改造工程的开展情况来看，电气一次设计是变电站改造工程中的重要组成部分，其设计质量对变电站后期运行产生重要影响。因此，需要重视对变电站改造工程中电气一次设计问题的讨论，为实现变电站平稳运行奠定基础。
关键词：变电站改造；电气；一次设计
一、变电站的重要性
所谓的变电站，实际上就是在电力系统中进行接受电能和变换电压工作，并对电力进行控制、分配电能流向以及对电压进行调整的电力设施。变电站是各个电网之间联系的重要纽带，变压器将各级电压联系在一起，再进行分配和交换，使整个电网系统的安全性以及可靠性得到提升。变电站最重要的功能就是进行高压和低压之间的电压转换，有很多变电站选择对电厂的出线端进行升压的方式来减少电能在远距离的传输中所产生的能量损耗；还有一部分变电站则采用了将高压电转化为低压电的方式进行电力的传输。变压器是变电站最为基础也是最为重要的设施之一，它能够将接收到的高电压进行有效的转换后，为用户输送安全的电压，对电力的输出工作有着至关重要的影响。
二、电气主接线的设计
2.1双电源形式选择。该种形式采用的是T型接线，同时也可与其他变电电路相连接，高压侧线线路接变压器，另一侧低压线路则采用母线分段的形式，无须接入大量高压设备，线路保持清晰灵活的特性。由于高压设备连接较少，占地面积相对较小，但是在高压线故障时，主变压器将会停用，当其中一个电源失效时，通过继电保护自动切换，此时需要参照是否遵循功率转移要求来使用该设计。
2.2单母线形式选择。此种接线形式的电源进线为两路，一路为主线，另一路备用。高压接线利用单母线链接，保证供电工作的稳定可靠进行，当电源故障时，可以通过备用低压接线两段母线的链接，恢复电力系统供电。
2.3双母线形式选择。双母线主要用于发电厂及大型变电站，每路线路都由一个断路器经过两个隔离开关分别接到两条母线上，这样在母线检修时，就可以利用隔离开关将线路倒在一条母线上。双母线也有分段与不分段两种，双母线分段再加旁路断路器，接线方式复杂，但检修就非常方便了，停电范围可减少。
2.4关于内桥连接形式方面。此种形式两路接线均接入电网，其中高压线内桥连接接入，与低压线构成四回路供电网络，不需要太多断路器进行保护，但由于多回路的特性，使得灵活性相对较低，运行相对复杂，当故障变压器出现故障，至少需要两个断路器工作，切断故障线路，主要应用在操作不频繁的高压电路中。
以上几种形式均有优劣，在实际变电站电气一次设计中，应依照区域所需变电站功能情况，选择满足条件的接线方式，进行合理设计。
三、变电站接地问题分析
3.1 110kV变电站接地电阻
根据我国《交流电气的接地》中的相关规定，变电站接地装置的电阻需要满足的硬性规定（若接地电阻不满足该规定，则可通过增加接地电阻的方式进行控制，但增加接地电阻不能超过5Ω）。但同时，由于《继电保护实施细则》中规定了静态型继电保护装置接地电阻要满足场地安全电阻小于等于0.5Ω的要求，因此，在变电站接地设计中，适当放开了电阻界限取值，以“当I＞5000A时接地电阻小于0.5Ω”为主要标准。
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3.2 110kV变电站接地电流问题
在当前电气设计中，电阻与电流是需要重点考虑的问题，正确认识电阻与电流之间的关联性，在保证变电站平稳运行中发挥着重要作用。该变电站的电气设计中，以本变电站未来5～10年的发展运行环境进行分析，并根据分析结构进行相应的控制：（1）在接地线稳定检测中，选择最大接地电流数据为核心，在不考虑地线分流的影响下，通过最大的规范值对接地线的参数进行控制，保证变电站运行的稳定性性；（2）由于当前在110kV以上变电站设计中都会采用有效接地和非有效接地的异相、异地接地短路电流计算的方法，因此，该变电站在接地线设计中，统一按照有效接地系统的最大短路电流值进行校验，并根据最终结果选择相应的接地线。
3.3布置接地装置
由于该变电站所处的土质多为松砂石，无其他特殊要求，因此，在选择接地装置的布置方式时，采用普通接地方式。主接地网以水平接地带为主，集中设置接地极，采用5×50镀锌钢管进行设置。整个接地装置的埋深约为0.8m，并且做好了防水、防腐蚀处理。
3.4变电站接地设计中需要注意的问题
对变电站而言，在变电站接地系统以此接线设计中，需要重视对以下几点的控制：（1）人工接地体的控制，由于变电站自身的便利环境较为特殊，因此，在接地设计过程中，需要控制钢筋、金属管道等材料，避免因为使用错误材料而导致电力系统出现漏电，在这种情况下，人工接地体的作用得到了凸显；（2）分流措施，在电力系统中分流的主要内容，就是通过降低流经接地装置的入地短路电流实现对电位变化的控制，因此，在设计过程中，需要保证接地装置和避雷针之间能形成良好的接地分流系统，以控制出现的零序阻抗；（3）隔离措施，当前在接地系统设计中，由于地下电网的电位转移会通过接地系统线路进行触电的连锁反应，进而对设备造成严重伤害。因此，在变电站接地设计中，需要重点隔离金属连接管道等设施，以保证安全。
四、变电站的防雷保护设计分析
4.1防雷的设计
（1）直击雷保护：变电站配电装置为全户内布置，采用屋顶避雷带防直击雷。屋顶避雷带采用40mm×4mm热镀锌扁钢，并用60mm×8mm热镀锌扁钢引下与主接地网可靠连接。
（2）过电压保护：为防止线路侵入的雷电波过电压，在110kV进线及10kV每段母线上分别安装避雷器。主变压器10kV侧引出线利用母线避雷器来保护过电压。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110kV中性点装设一台避雷器及放电间隙。
（3）接地：接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极，主接地网采用6mm×6mm镀锌扁钢，垂直接地极采用50mm×50mm×2500mm镀锌角钢，设备引下线选用60mm×8mm镀锌扁钢；变电站主接地网的接地电阻应不大于0.5Ω。经常出入的大门处设置与主接地网相连接的均压带；二次设备室接地采用铜排，10kV配电装置柜内接地也采用铜排。
4.2避雷装置的选择
对避雷装置的选择应该要严格要求，可以从以下方面对避雷装置进行选择控制：
（1）为了获知避雷针的使用条件，需要对变电站的风速、温度等进行仔细的研究。（2）准确地确定避雷针的持续运行电压（通常是额定电压的80%）。（3）估算避雷器的雷电放电电流幅值，然后根据估算的值数选择避雷器标称放电电流。
五、结束语
总体而言，变电站改造工程中电气一次设计是一项复杂的工程，其中涉及到大量的参数运算与质量控制，这就要求相关人员在操作过程中，能做到具体问题具体分析，根据变电站改造升级的具体要求进行控制，以切实提高电气设计质量，强化变电站运行能力。
参考文献：
[1]杨荣荣.浅析110kV变电站部分电气一次设计[J].科技创业家，2013，（22）：117.
[2]李莉平.浅析110/220kV变电站电气一次主接线设计[J].通讯世界，2015，（23）：178-179
论文作者:1杨丽勤,2于佼,3杨阿满,4王文军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/1
标签：变电站论文; 母线论文; 电阻论文; 接线论文; 电流论文; 变压器论文; 电气论文; 《电力设备》2018年第30期论文;