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[摘 要]随着我国电力行业的快速发展，电力用户对用电质量的要求也越来越高，这就要求我们对变电站进行合理的设计，本文就变电站一次部分设计作简要探讨，希望能够为加快我国电力建设发挥一定的作用。
[关键词]变电站，电气，一次部分，设计
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0283-01
一、引言
变电站是电力系统的重要组成部分，它肩负着升高或降低电压以及转换功率的责任，是生产及生活供电系统的枢纽，变电站设计是否合理，不仅影响到电力负荷的供电可靠性，还影响到电力系统的安全运行。
二、变电站电气一次部分设计遵循的原则
在我国电网工程的建设过程中，对变电站进行优化设计是整个工程的关键步骤之一，因此，在对变电站的电气一次部分进行设计时，应该严格遵循以下几个原则：
（1）所进行的设计，要符合相应区域规划好的对电力负荷总量及中长期预测所要求的充足变电容量的规则。
（2）所应用的主接线方式要求达到可靠性以及灵活性的相关条件。
（3）所进行的设计，应保证在占用较小土地面积的基础上选择性能优良且体积较小的电气设备，使整个设计合理紧凑，实现节约资源的目的。
（4）变电站所采用的电气设备应该具有技术性能较强、可靠性较高、噪音量较低以及检修率较少的优点。
（5）力求所进行的设计应具备高效运行性以及高自动化、低通信误码等特性。
三、变电站电气一次部分设计方案
3.1 准备工作
在进行电气一次部分设计前，相关部门要针对具体项目进行可行性研究，在进行变电站可行性研究时，要严格执行各项产业政策及技术政策，力求达到环境友好型、资源节约型电网的优化构建，实现我国标准化电网的建设。在进行前期建设工程设计时，务必要熟悉掌握跟工程有关的基础数据及设计所需的原始材料，例如变电站选址、周围环境以及其所处方位的地震烈度等。不仅如此，在进行设计之前还要熟悉各项设计任务，在严格符合相关设计原则及国家具体发展方针的前提下，结合可靠性文件合理科学地进行科学规划，并运用较为先进的经济技术指标实行标准化设计，结合全局的角度，充分考虑变电站的本期规模及远期规模，努力为相应的设计工作做准备。
3.2 主接线设计
主接线是变电站电气一次部分设计的主干，设计出稳定的主接线可以确保变电站的安全、平稳、灵活的运行，并且可以确保配电装置合理布置、继电保护以及自动装置的有效运行。因此，对主接线进行设计时，一定要符合电力调度灵活、电力输送稳定、方便维修养护以及节约成本等要求。
比如在进行110kV接线设计时，要结合主变台数、出线回路数以及负荷重要程度进行选择，可以采用线变组接线、桥式接线及单母线接线等方式，为了达到简化接线、降低工程造价的目的，应考虑采用线变组接线的方式。在进行10kV接线设计时，要采用单母线分段接线的方式，当主变台有3台时，要采用单母线分段四段母线的接线方式，中间的变压器应采用双臂进线的方式，且分别接入IIA段与IIB段母线。如果电站采用大容量的变压器，但是10kV配电装置的额定电流达不到，则主变压器进线应考虑用双分支开关进线的方式。
3.3 短路电流计算
为了使所选电气设备满足一定的要求，必须要对不同点的短路电流进行校验。关于对电力系统网络的短路电流的计算，上世纪50年代，我国电力部门就从前苏联引进了一种用来计算任意时刻的短路电流的运算曲线方法。所谓运算曲线，就是根据我国电力系统进行统计所得到的发电机参数，依次对不同阻抗条件下的某时刻短路电流进行计算，然后在对这些短路电流值进行平均求值，来当做运行曲线在某时刻及计算电抗情况下的短路电流值。运算曲线方法主要有同一变化法和个别变化法两种。
3.4 设备选择
（1）变电站主变压器容量选择。变压器容量不仅可以根据电力系统5至10年的发展规划需要来确定，还可以根据上一级电压电网与下一级电压电网之间的潮流交换容量来确定。若变电站内装设2台及以上变压器，当一台发生故障或切除，则剩下的变压器容量要确保该站全部负荷在70%。例如，500/220kV变压器的500kV及220kV侧都是星形接线方式，所以从结构上要保证500/220kV变压器应具有35至63kV的第三绕组，且要保证第三绕组的容量应不小于变压器容量的15%，具体容量也可以结合变电站装设的无功补偿容量来确定。
（2）主变压器台数及型式的选择：对于大城市郊区的一次變电站，在中、低压侧已构成环网的前提下，应装设2台主变压器。对于地区孤立的一些变电站及大型工业企业专用变电站，应装设3台主变压器。对于330kV及以下电压等级的变电站，应采用三相变压器。若变电所具有3种电压，且主变压器各侧绕组的功率都达到该变压器容量的15%以上时，应采用三绕组变压器。
（3）无功补偿设备的装设。对于并联补偿电容器，不仅可以装在各级变电站内，还可以装在用户侧。通常，供无功基荷的补偿装置要装在用户侧，而供无功峰荷的补偿装置要装在各级变电所内。站内装设的无功补偿容量应为变压器容量的20%至30%。对于并联电抗器，当送电线上的负荷较轻时，其无功损失往往小于充电功率，就会造成系统无功过剩，应装设并联电抗器。
3.5 断路器的选择
断路器是变电站主系统的核心设备之一，所以在进行对断路器的选择时，要确保其符合各方面的要求。断路器要确保其在跳闸时具有良好的绝缘性，使故障检修工作顺利；断路器必须是良导体，这样可以降低故障的方式几率，若产生短路电流，还要确保其具有足够的动稳定性及热稳定性；断路器应具备尽可能短的分断时间及足够强的开断能力。
根据上述要求，例如对于110kV的变电站应选择型号为LW30-126的110kVSF6断路器。
3.6 接地设计
在高、低压配电室中需设置两处位置与接地体进行连接，不仅如此，高压配电室、低压配电室和变压器室需要在室内用扁钢联成一个整体。高压开关柜、补偿电容器以及低压配电屏的外壳与底座角铁应该用螺丝进行连接。此外，外引接地线与变电站内各接地装置的接地联络线应与底座角铁进行连接，变压器的工作接地要从中性点引下。
3.7 照明设计
照明范围内的每个部分都要设置工作照明及事故照明两个系统。工作照明要结合各工作面的相关标准进行设计；当工作照明因发生故障而中断时，为了确保人员可以继续工作或安全离开，站内重要工作场所、主要疏散通道以及安全出口等都要设置事故照明。平时事故照明应该由工作照明电源进行供电，若工作照明电源失去作用，则要保证自动装置可以迅速地将事故照明切换到直流电源。室外照明要采用集中并分组的方式进行控制，室外照明配电箱内要装设声、光控系统，以节省电能。对照明灯具的选取应该具备光通量大、使用寿命长的特性。此外，除了中控室要采用塑料绝缘导线穿难燃PVC塑料管暗敷以外，其他都进行明线敷设。
四、结束语
综上所述，变电站电气一次部分设计是一个综合性很强的工程，只有对其进行合理的设计，才能确保变电站电力系统的用电安全，提高电力系统较高的经济效益以及社会效益。
参考文献
[1] 杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯.2007.
[2] 叶世林.关于变电所35KV及以上电气设备安装及调试的探讨[J].黑龙江科技信息.2010.
[3] 付明芝.关于110kV变电站电气设计方案的探讨[J].民营科技.2010.
[4] 苏学敏.论述110kV变电站综合自动化系统[J].广东科技.2009.
[关键词]变电站，电气，一次部分，设计
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0283-01
一、引言
变电站是电力系统的重要组成部分，它肩负着升高或降低电压以及转换功率的责任，是生产及生活供电系统的枢纽，变电站设计是否合理，不仅影响到电力负荷的供电可靠性，还影响到电力系统的安全运行。
二、变电站电气一次部分设计遵循的原则
在我国电网工程的建设过程中，对变电站进行优化设计是整个工程的关键步骤之一，因此，在对变电站的电气一次部分进行设计时，应该严格遵循以下几个原则：
（1）所进行的设计，要符合相应区域规划好的对电力负荷总量及中长期预测所要求的充足变电容量的规则。
（2）所应用的主接线方式要求达到可靠性以及灵活性的相关条件。
（3）所进行的设计，应保证在占用较小土地面积的基础上选择性能优良且体积较小的电气设备，使整个设计合理紧凑，实现节约资源的目的。
（4）变电站所采用的电气设备应该具有技术性能较强、可靠性较高、噪音量较低以及检修率较少的优点。
（5）力求所进行的设计应具备高效运行性以及高自动化、低通信误码等特性。
三、变电站电气一次部分设计方案
3.1 准备工作
在进行电气一次部分设计前，相关部门要针对具体项目进行可行性研究，在进行变电站可行性研究时，要严格执行各项产业政策及技术政策，力求达到环境友好型、资源节约型电网的优化构建，实现我国标准化电网的建设。在进行前期建设工程设计时，务必要熟悉掌握跟工程有关的基础数据及设计所需的原始材料，例如变电站选址、周围环境以及其所处方位的地震烈度等。不仅如此，在进行设计之前还要熟悉各项设计任务，在严格符合相关设计原则及国家具体发展方针的前提下，结合可靠性文件合理科学地进行科学规划，并运用较为先进的经济技术指标实行标准化设计，结合全局的角度，充分考虑变电站的本期规模及远期规模，努力为相应的设计工作做准备。
3.2 主接线设计
主接线是变电站电气一次部分设计的主干，设计出稳定的主接线可以确保变电站的安全、平稳、灵活的运行，并且可以确保配电装置合理布置、继电保护以及自动装置的有效运行。因此，对主接线进行设计时，一定要符合电力调度灵活、电力输送稳定、方便维修养护以及节约成本等要求。
比如在进行110kV接线设计时，要结合主变台数、出线回路数以及负荷重要程度进行选择，可以采用线变组接线、桥式接线及单母线接线等方式，为了达到简化接线、降低工程造价的目的，应考虑采用线变组接线的方式。在进行10kV接线设计时，要采用单母线分段接线的方式，当主变台有3台时，要采用单母线分段四段母线的接线方式，中间的变压器应采用双臂进线的方式，且分别接入IIA段与IIB段母线。如果电站采用大容量的变压器，但是10kV配电装置的额定电流达不到，则主变压器进线应考虑用双分支开关进线的方式。
3.3 短路电流计算
为了使所选电气设备满足一定的要求，必须要对不同点的短路电流进行校验。关于对电力系统网络的短路电流的计算，上世纪50年代，我国电力部门就从前苏联引进了一种用来计算任意时刻的短路电流的运算曲线方法。所谓运算曲线，就是根据我国电力系统进行统计所得到的发电机参数，依次对不同阻抗条件下的某时刻短路电流进行计算，然后在对这些短路电流值进行平均求值，来当做运行曲线在某时刻及计算电抗情况下的短路电流值。运算曲线方法主要有同一变化法和个别变化法两种。
3.4 设备选择
（1）变电站主变压器容量选择。变压器容量不仅可以根据电力系统5至10年的发展规划需要来确定，还可以根据上一级电压电网与下一级电压电网之间的潮流交换容量来确定。若变电站内装设2台及以上变压器，当一台发生故障或切除，则剩下的变压器容量要确保该站全部负荷在70%。例如，500/220kV变压器的500kV及220kV侧都是星形接线方式，所以从结构上要保证500/220kV变压器应具有35至63kV的第三绕组，且要保证第三绕组的容量应不小于变压器容量的15%，具体容量也可以结合变电站装设的无功补偿容量来确定。
（2）主变压器台数及型式的选择：对于大城市郊区的一次變电站，在中、低压侧已构成环网的前提下，应装设2台主变压器。对于地区孤立的一些变电站及大型工业企业专用变电站，应装设3台主变压器。对于330kV及以下电压等级的变电站，应采用三相变压器。若变电所具有3种电压，且主变压器各侧绕组的功率都达到该变压器容量的15%以上时，应采用三绕组变压器。
（3）无功补偿设备的装设。对于并联补偿电容器，不仅可以装在各级变电站内，还可以装在用户侧。通常，供无功基荷的补偿装置要装在用户侧，而供无功峰荷的补偿装置要装在各级变电所内。站内装设的无功补偿容量应为变压器容量的20%至30%。对于并联电抗器，当送电线上的负荷较轻时，其无功损失往往小于充电功率，就会造成系统无功过剩，应装设并联电抗器。
3.5 断路器的选择
断路器是变电站主系统的核心设备之一，所以在进行对断路器的选择时，要确保其符合各方面的要求。断路器要确保其在跳闸时具有良好的绝缘性，使故障检修工作顺利；断路器必须是良导体，这样可以降低故障的方式几率，若产生短路电流，还要确保其具有足够的动稳定性及热稳定性；断路器应具备尽可能短的分断时间及足够强的开断能力。
根据上述要求，例如对于110kV的变电站应选择型号为LW30-126的110kVSF6断路器。
3.6 接地设计
在高、低压配电室中需设置两处位置与接地体进行连接，不仅如此，高压配电室、低压配电室和变压器室需要在室内用扁钢联成一个整体。高压开关柜、补偿电容器以及低压配电屏的外壳与底座角铁应该用螺丝进行连接。此外，外引接地线与变电站内各接地装置的接地联络线应与底座角铁进行连接，变压器的工作接地要从中性点引下。
3.7 照明设计
照明范围内的每个部分都要设置工作照明及事故照明两个系统。工作照明要结合各工作面的相关标准进行设计；当工作照明因发生故障而中断时，为了确保人员可以继续工作或安全离开，站内重要工作场所、主要疏散通道以及安全出口等都要设置事故照明。平时事故照明应该由工作照明电源进行供电，若工作照明电源失去作用，则要保证自动装置可以迅速地将事故照明切换到直流电源。室外照明要采用集中并分组的方式进行控制，室外照明配电箱内要装设声、光控系统，以节省电能。对照明灯具的选取应该具备光通量大、使用寿命长的特性。此外，除了中控室要采用塑料绝缘导线穿难燃PVC塑料管暗敷以外，其他都进行明线敷设。
四、结束语
综上所述，变电站电气一次部分设计是一个综合性很强的工程，只有对其进行合理的设计，才能确保变电站电力系统的用电安全，提高电力系统较高的经济效益以及社会效益。
参考文献
[1] 杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯.2007.
[2] 叶世林.关于变电所35KV及以上电气设备安装及调试的探讨[J].黑龙江科技信息.2010.
[3] 付明芝.关于110kV变电站电气设计方案的探讨[J].民营科技.2010.
[4] 苏学敏.论述110kV变电站综合自动化系统[J].广东科技.2009.