变电站改建中的变电一次设计

吴彬

身份证 320482198908107332

摘要：随着国民经济的快速发展，电网建设规模不断扩大，尤其是电网结构的逐步完善，变电站逐渐向大型和特大型变电站方向发展。目前我国大部分地区仍存在着较多的小规模变电站与大中型变电站并存的现象，在改建中将变电站由小型变电所升级为110 kV级、220 kV级甚至500 kV级及以上大站或特大站是电网建设的首要目标。改建中的变电一次设计应考虑如何在原有设计基础上满足新建规模要求及运行可靠性目标，充分考虑现有变电站设备设施、工艺技术条件、运行经验、维护管理和维护成本等方面的要求，合理确定改造后变电设备容量。

关键词：变电站；改建；变电一次设计

前言：变电站是电力系统的枢纽，是为广大用户供电服务的重要设备。变电站的正常运行直接影响到电力系统整体工作效率。随着我国电力事业的快速发展，变电站容量也不断增加，这就要求变电站在设计时考虑变电一次设备的选型问题。因为只有保证电网正常运行，才能满足用户的供电需求。变电一次设计是保证供电可靠性，降低损耗，节约成本最有效的手段。由于改造变电站存在很多问题而导致无法达到要求，进而需要专业技术人员与生产部门配合完成工程设计与施工工作。

1.一次变电的设计原则

由于不同类型的变电站具有不同的电气结构、运行方式和安全可靠性，设计时应根据下述原则进行规划和设计。一次电气设备的选型应符合国家现行有关标准及电力建设规范；二次电气设备的选择（包括保护装置和自动装置）应满足系统安全、稳定运行、经济合理的原则；二次电缆设备应符合《电缆设计技术规范》（GB50234-2003）中有关规定，二次设备布置应满足《规程》要求，并采用合理工艺；变电所改建的设计应符合《电力系统安全稳定导则》（DL/T 823-2004）等标准要求；变电所改建的主变及电压互感器、电容器、消弧线圈及避雷器等装置，应满足电网运行技术要求；变电站内高压部分设备（如变压器）应进行防腐处理，低压部分设备（如电容器）采用耐腐蚀材料。

2.主变压器的选择

主变压器的选择应根据变电所改建的供电负荷情况、负荷等级以及现有主变压器性能等综合考虑，确定一台主变的容量，作为变电站改扩建项目中的主变。当设计容量小于一台主变压器时，需按《电力设备容量配置标准》（GB/T23456）选择主变压器型号。当设计容量大于一台主变时，应考虑采用双电压等级设计，并分别确定相应变压方式的主变型号。在无功补偿的情况下可以采用电压互感器和电流互感器两级计量装置组合来实现有功和无功功率同时监测；当需要提高一次网电压时，则可采用电容电流互感器的方式实现有功及无功功率同时监测。在改造中使用双电压等级设计时可选择：采用多台单相变压器、多台并联或串联两种方式，也可选择单相变压器+并联或串联两种方式。

3.新增电气设备的选择

对于变电站改建，一般应选择有过电压保护、中性点不接地方式，以及无功补偿容量大、控制能力强的电气设备。对于改建110 kV以上电压等级变电站，一般应采用双母线分段并联运行的方式（如110 kV南洛变电站、220 kV黄陵站改造为110 kV洛大变电站）。对改建500 kV及以上大站或特大站，可采用双母线并联运行方式（如：500 kV罗家湾变电站）。对于改建110 kV以下电压等级及10kV以下电压级别的变电所时，应根据设备选型的要求，采用双母线并联运行方式。同时建议在220 KV及以下电压等级的变电所中，以10 KV作为主变容量考虑，10 kV作为辅助容量考虑。对于改建变电站采用多组变压器并列方式运行的，应确定相应变压器总容量大小、位置以及主变压器台数[1]。

4.电气主接线模块设计

在电气主接线中，变压器采用的是多绕组并联电抗器设计。变电站改建过程中，需要对电气主接线的基本形式进行分析和比较，确定其最优设计形式。同时要求有合理的安全防护措施（如高压室防雷和避雷器接地），并尽可能考虑到与原有电力系统的连接及改造过程中的安全问题，使其具备一定的防护等级。

5.临时供电方案的设计

变电站改建后，要根据新的负荷情况、容量及用途确定运行方式，合理地配置电气设备及相关专业运行技术人员，确保新旧站均能正常投入工作，保证供电质量和安全可靠性。由于供电质量的提高对电能的要求也越来越高，为了保证电能质量和电力设备的安全可靠地运行，变电站改建后要根据供电需求进行合理配置电力设备并对其进行调试、试运、保护。在确定变电站改建后要根据原有的规划要求合理配置电气设备，保证原厂设备的正常运行。随着我国电网建设步伐加快以及电力市场放开进程的推进，各种电力设备和用电客户对电力服务水平和供电质量提出了更高要求。要确保电网安全、可靠、经济地运行就必须保证在现有规模和容量条件下，满足用户用电负荷需求。变电站改造后，对原有电网进行优化设计及合理配置电气设施及相关专业运行技术人员对变电站改建后的电力系统进行优化设计及施工过程中也要进行供电方案设计和工程项目施工。

5.1供电方式设计

变电站在改建施工过程中，通常需要对原有变电站进行扩容。改建变电站的供电方式可根据原变电站的供电方式选择，也可根据新建变电站的容量及供电方式选择其供电方式。1.采用原站内电源直接向新建站进行供电；2.采用新建站至现有站直接向改建后的新站进行供电，或在现有变电站扩容改造过程中通过新增电源接入到原有站内；3.新建变电站与增容后原老变电站互为备用；4.新建变电所至现有变电所线路间相互独立。

5.2变电站临时变台的优化布置

一般改建站的规模、容量都较大，但建设周期一般不会太长，只有几个月。当新设变电站建成后，由于运行方式改变、负荷增加等因素出现的问题不能通过一次检修全部解决时，必须进行检修后才能恢复正常供电。所以在变电站改建过程中必须对整个变电系统采取保护措施：一是新建站与旧站之间在设计时应按一次主设备和二次设备分别布置。二是新建站与既有老变电站之间的二次回路，不应采用同一个回路，而是两个回路共用一套开关、隔离开关等。如果必须把两台或以上的开关柜布置在一个回路上就只能使用一台电源开关柜（或电源柜）。一般情况下把新建站与既有老变电站之间的开关柜布置于新建变电站的同一侧；如果需要对已改建完的变电站进行二次改造就需要在新建变压器旁增加一个备用电源柜[2]。

6.配电平面设计

在高压侧设置低压侧开关站或配置变压器的时候，应考虑在高压侧安装位置，便于运行操作；同时要满足电气设备不发生事故的条件和运行人员的工作要求。在变电站内不允许有影响电气安全和破坏电气设备等情况出现时，可以将低压开关柜设置于高压段侧。高压侧应靠近主变侧设置二次接线单元；低压侧宜采用单母线接线方式；高压母线尽量采用双母线出线方式；低压母线采用“两进两出”“单进双出”或带相接线方式。

结束语：随着社会经济的发展，人民生活水平日益提高，各种用电设备越来越多。如何保证变电站的正常运行成为了电网系统安全稳定运行的关键之一。变电站改建中，对于一次变电设计，要按照国家相关政策及《电力建设工程技术规范》《电力建设工程设计文件编制通则》等进行一次站、一次设备的选型。在整个改建过程中，根据实际情况采用经济合理的设计方案，保证施工顺利进行，注意环境保护、人身安全和财产安全,根据电网规模、运行方式和管理水平等实际情况进行综合分析，采取有效措施降低负荷率、提高设备可靠性。同时在改造过程中要严格按照《电力法》等有关法律法规规定执行工程设计，并保证改造后变电站运行良好。

参考文献：

[1]陈轩, 程方圆, 吴波,等. 耐火钢在钢结构变电站防火设计中的应用研究[J]. 建筑结构, 2022, 52(S01):4-4.

[2]眭红娟, 薛娟. 变电站改建中的变电一次设计[J]. 学生电脑, 2021(9):0087-0088.