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【摘 要】随着我国工业发展和居民生产生活对电量的需求越来越大，很多地区的变电站供电能力以及变电站工作的稳定性已经不能满足现在工业发展和居民生活的需求，所以，变电站面临着改扩建问题。对变电站进行改扩建主要是提高变电站的供电能力，保障在高用电强度下变电站运行的稳定性，从而为我国工业快速发展和居民生活提供能源保障。随着社会的发展，变电站改扩建成为了值得关注的问题，因为在变电站改扩建过程中，要想更好地保障变电站的运行稳定性和电量供应能力，必须重视扩建过程中电气主接线设计、变压器选择、电气设备的选择、防雷电技术、平面设计等电气一次设计等问题。主要阐述了变电站改扩建工程中的电气一次设计。
【关键词】变电站;改扩建;电气一次设计
1 概述
變电站改扩建过程进行电气一次设计时，首先，要做到与前期工程的良好衔接，并充分利用现有的基础设施。其次，还要能在保证原有设备安全运行并达到改造目的的前提下，减少停电对电力系统和用户的影响，同时减少改扩建工程量，降低投资，并做到改扩建工程的安全、顺利、经济进行。不过，随着设备长周期运行带来的构架、设备、线路老化等新问题的出现，我们还要深入开展相应的研究，不断地完善和改进电气一次设计技术。
2 设计原则
首先，按照该次间隔接入的具体规范展开设计，如果要在新加的间隔之间进行接入，加入一台半断路器接线，考虑把同名回路分布在多个串上;如果同名回路很关键，最好使用交替布置的办法，将侧母线从不同的位置接入。其次，对于新添加的间隔，要考虑其位置的科学性，必须要根据变电站间隔布置规则设计，特别是对于双回路架空出线这类情况，一定要禁止有线路跨越交叉的情况，所以，布置的时候要合理。再次，间隔位置的最终方案要综合上面的两点，对主接线图、总平面布置图进行审核和修改，进而为新添加的间隔线路的设计提供可靠的数据[1]。
3 电气一次设计过程
3.1主变压器的选择
3.1.1变压器台数的选择。变压器台数的选择关系到主变压器设备的后期使用价值，应当关注到以下几种情况：（1）如果改扩建变电站位于城市外围，且周边区域的中压环网以及低压环网已经相对成熟，变压器设备台数的选择应以2台为优选;（2）如果所选区域偏远、周边无后备变电站，或者是大型工业性属性的变电站，改扩建过程当中应选择3台主变压器为宜[1]。
3.1.2 变压器容量的选择。变电站在改扩建过程当中，主变压器设备容量的选择也不容忽视，基本条件可以归纳为以下三点：（1）首先应当关注到：主变压器设备台数·所选主变压器设备容量≥最大综合负荷数值;（2）其次要满足：（主变压器设备台数-1）·主变压器设备容量≥0.6最大综合负荷数值;（3）最后还要注意：（主变压器设备台数-1）·主变压器设备容量≥A 最大综合负荷数值+B类最大综合负荷数值。
3.2电气主接线设计
电气主接线作为变电站改扩建过程中最重要的环节之一，设计的合理与否直接关系到以后变电站的是否安全稳定运行。同时，电气主接线的设计对开关设备的数量、保护装置、配电装置以及自动装置的设定都有相应的要求。因此，在电气接线设计的过程中，首先要保证电气主接线设计的科学性和合理性，并要进一步的控制设计的成本。其次，还应保证主接线的运行平稳，即确保主接线投入使用后满足变电站运行过程中的各个要求，使得变电站的运行具有高度的稳定性和可靠性[2]。
3.3新增电气设备的选择
3.3.1断路器。断路器设备额定电流>Ig;设备额定开断电流>Id;设备动稳定电流>Ich。
3.3.2隔离开关。隔离开关设备额定电流>Ig;设备热稳定电流>Id;设备动稳定电流>Ich。
3.3.3电流互感器。互感器设备热稳定电流>Id;设备动稳定电流>Ich。
注意：选择电流互感器时，在完善串的改造中，若接线是一台半断路器接线，工程增设的选用罐式断路器的内附电流互感器的一次电流比值必须与本串的中断路器的内附电流互感器或外加式电流互感器（瓷柱式断路器）的一次电流比值相同。
3.4新增电气设备的校验
对于新增电气设备的校验，首先应该校验母线的载流量是否达到上限，要求原母线的载流量比新增电气设备时线路的额定电流要大，如果不能满足要求，需要进行母线的更换。电气设备的检验目的是校验设备额定开断电流是否超过新增设备的短路电流，从而一定程度上
减少由于短路造成的冲击电流;当冲击电流超出某一范围时，则需要对设备进行更换。同时，母联间隔的电气设备也需要进行校核，要求额定电流大于母线的载流量;额定开断电流大于短路电流;动稳定电流大于短路冲击电流。
4 其他设计
4.1电缆敷设设计
电缆敷设时要注意保护工程施工时可能遭破坏的电缆沟、电缆桥架以及保护屏下的防火阻燃材料，新增电缆沟时，要分开制作电缆构架和防火阻燃材料。
4.2防雷接地设计
防雷接地设计采取在原有防雷保护基础上新增电气设备进行防雷保护的措施;原变电站内的主接地网需要与新增场地的主接地网至少存在两点的可靠电气连接，结束后再测出接地电阻实际值，并且接地电阻阻值应满足设计要求，一旦超出允许限额，应采取并联电阻方式降低电阻;变电站进行改、改扩建过程中，需要校验一期工程中已经实施的防雷接地部分是否满足要求，若不满足需新增防雷保护措施。
4.3照明设计
变电站的照明范围通常包括：变电开关站的内部与外部、控制机房的内部与外部等。不管内部还是外部系统，每部分都要设置工作照明与事故照明两个照明系统，确保变电站工作运行与故障检修时的正常照明。其中，工作照明系统依照各工作面的设计标准;而事故照明系统主要设置在主要的疏散通道、安全出口（包括楼梯口、电梯间）以及一些重要的工作场所，一旦工作照明系统出现问题中断，启动事故照明系统，从而提高变电站的安全性。一般情况下，事故照明系统与工作照明系统共用一处电源，如果工作照明电源工作失效，则自动控制系统会迅速切换事故照明至直流电源。
4.4配电装置平面设计
关于变电站内配配电装置的设计，不仅要认真贯彻落实国家的经济技术政策，还应结合当地的气候条件、自然环境、地势地形等特点，制定出合理方案并选择满足电气要求的开关设备，最终设计出满足电力系统运行检修要求的配电装置平面。高压配电装置要求尽量采用新材料、新器件和新型布置方式，既采用了先进的设计技术，又能保证电气设备的安全运行、检修方便。《 变电站总布置设计技术规定》中规定：变电站的的总体平面设计应当因地制宜，并追求创新，在充分利用现有的技术水平的基础上合理布局、优化设计。在技术与经济效益并重的基础上，选择最佳的设计方案，从而确保整个变电网络的安全可靠运行[3]。
5 结束语
变电站改扩建工程中的电气一次设计时，要掌握以下基本设计思路及原则：做好与前期工程的衔接工作、准确收集现场资料、尽量降低变电站停电影响、充分预估施工风险;秉承减少改造工程量、节约成本、降低风险的原则，确保变电站整改造工程安全、可靠地投入生产运行。
参考文献：
[1] 黎春清.浅谈变电站改扩建过程中的电气一次设计[J].科技资讯.2011（30）
[2] 张刚毅.变电站自动化系统的研究[J].价值工程.2010（13）
[3] 杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯.2007（30）
（作者单位：国网山西省电力公司检修公司）
【关键词】变电站;改扩建;电气一次设计
1 概述
變电站改扩建过程进行电气一次设计时，首先，要做到与前期工程的良好衔接，并充分利用现有的基础设施。其次，还要能在保证原有设备安全运行并达到改造目的的前提下，减少停电对电力系统和用户的影响，同时减少改扩建工程量，降低投资，并做到改扩建工程的安全、顺利、经济进行。不过，随着设备长周期运行带来的构架、设备、线路老化等新问题的出现，我们还要深入开展相应的研究，不断地完善和改进电气一次设计技术。
2 设计原则
首先，按照该次间隔接入的具体规范展开设计，如果要在新加的间隔之间进行接入，加入一台半断路器接线，考虑把同名回路分布在多个串上;如果同名回路很关键，最好使用交替布置的办法，将侧母线从不同的位置接入。其次，对于新添加的间隔，要考虑其位置的科学性，必须要根据变电站间隔布置规则设计，特别是对于双回路架空出线这类情况，一定要禁止有线路跨越交叉的情况，所以，布置的时候要合理。再次，间隔位置的最终方案要综合上面的两点，对主接线图、总平面布置图进行审核和修改，进而为新添加的间隔线路的设计提供可靠的数据[1]。
3 电气一次设计过程
3.1主变压器的选择
3.1.1变压器台数的选择。变压器台数的选择关系到主变压器设备的后期使用价值，应当关注到以下几种情况：（1）如果改扩建变电站位于城市外围，且周边区域的中压环网以及低压环网已经相对成熟，变压器设备台数的选择应以2台为优选;（2）如果所选区域偏远、周边无后备变电站，或者是大型工业性属性的变电站，改扩建过程当中应选择3台主变压器为宜[1]。
3.1.2 变压器容量的选择。变电站在改扩建过程当中，主变压器设备容量的选择也不容忽视，基本条件可以归纳为以下三点：（1）首先应当关注到：主变压器设备台数·所选主变压器设备容量≥最大综合负荷数值;（2）其次要满足：（主变压器设备台数-1）·主变压器设备容量≥0.6最大综合负荷数值;（3）最后还要注意：（主变压器设备台数-1）·主变压器设备容量≥A 最大综合负荷数值+B类最大综合负荷数值。
3.2电气主接线设计
电气主接线作为变电站改扩建过程中最重要的环节之一，设计的合理与否直接关系到以后变电站的是否安全稳定运行。同时，电气主接线的设计对开关设备的数量、保护装置、配电装置以及自动装置的设定都有相应的要求。因此，在电气接线设计的过程中，首先要保证电气主接线设计的科学性和合理性，并要进一步的控制设计的成本。其次，还应保证主接线的运行平稳，即确保主接线投入使用后满足变电站运行过程中的各个要求，使得变电站的运行具有高度的稳定性和可靠性[2]。
3.3新增电气设备的选择
3.3.1断路器。断路器设备额定电流>Ig;设备额定开断电流>Id;设备动稳定电流>Ich。
3.3.2隔离开关。隔离开关设备额定电流>Ig;设备热稳定电流>Id;设备动稳定电流>Ich。
3.3.3电流互感器。互感器设备热稳定电流>Id;设备动稳定电流>Ich。
注意：选择电流互感器时，在完善串的改造中，若接线是一台半断路器接线，工程增设的选用罐式断路器的内附电流互感器的一次电流比值必须与本串的中断路器的内附电流互感器或外加式电流互感器（瓷柱式断路器）的一次电流比值相同。
3.4新增电气设备的校验
对于新增电气设备的校验，首先应该校验母线的载流量是否达到上限，要求原母线的载流量比新增电气设备时线路的额定电流要大，如果不能满足要求，需要进行母线的更换。电气设备的检验目的是校验设备额定开断电流是否超过新增设备的短路电流，从而一定程度上
减少由于短路造成的冲击电流;当冲击电流超出某一范围时，则需要对设备进行更换。同时，母联间隔的电气设备也需要进行校核，要求额定电流大于母线的载流量;额定开断电流大于短路电流;动稳定电流大于短路冲击电流。
4 其他设计
4.1电缆敷设设计
电缆敷设时要注意保护工程施工时可能遭破坏的电缆沟、电缆桥架以及保护屏下的防火阻燃材料，新增电缆沟时，要分开制作电缆构架和防火阻燃材料。
4.2防雷接地设计
防雷接地设计采取在原有防雷保护基础上新增电气设备进行防雷保护的措施;原变电站内的主接地网需要与新增场地的主接地网至少存在两点的可靠电气连接，结束后再测出接地电阻实际值，并且接地电阻阻值应满足设计要求，一旦超出允许限额，应采取并联电阻方式降低电阻;变电站进行改、改扩建过程中，需要校验一期工程中已经实施的防雷接地部分是否满足要求，若不满足需新增防雷保护措施。
4.3照明设计
变电站的照明范围通常包括：变电开关站的内部与外部、控制机房的内部与外部等。不管内部还是外部系统，每部分都要设置工作照明与事故照明两个照明系统，确保变电站工作运行与故障检修时的正常照明。其中，工作照明系统依照各工作面的设计标准;而事故照明系统主要设置在主要的疏散通道、安全出口（包括楼梯口、电梯间）以及一些重要的工作场所，一旦工作照明系统出现问题中断，启动事故照明系统，从而提高变电站的安全性。一般情况下，事故照明系统与工作照明系统共用一处电源，如果工作照明电源工作失效，则自动控制系统会迅速切换事故照明至直流电源。
4.4配电装置平面设计
关于变电站内配配电装置的设计，不仅要认真贯彻落实国家的经济技术政策，还应结合当地的气候条件、自然环境、地势地形等特点，制定出合理方案并选择满足电气要求的开关设备，最终设计出满足电力系统运行检修要求的配电装置平面。高压配电装置要求尽量采用新材料、新器件和新型布置方式，既采用了先进的设计技术，又能保证电气设备的安全运行、检修方便。《 变电站总布置设计技术规定》中规定：变电站的的总体平面设计应当因地制宜，并追求创新，在充分利用现有的技术水平的基础上合理布局、优化设计。在技术与经济效益并重的基础上，选择最佳的设计方案，从而确保整个变电网络的安全可靠运行[3]。
5 结束语
变电站改扩建工程中的电气一次设计时，要掌握以下基本设计思路及原则：做好与前期工程的衔接工作、准确收集现场资料、尽量降低变电站停电影响、充分预估施工风险;秉承减少改造工程量、节约成本、降低风险的原则，确保变电站整改造工程安全、可靠地投入生产运行。
参考文献：
[1] 黎春清.浅谈变电站改扩建过程中的电气一次设计[J].科技资讯.2011（30）
[2] 张刚毅.变电站自动化系统的研究[J].价值工程.2010（13）
[3] 杨耀杰，姚凯.变电所电气一次部分设计[J].科技资讯.2007（30）
（作者单位：国网山西省电力公司检修公司）