变电站全寿命周期设计和管理

文/程丽英，国网上饶供电公司

工程项目全寿命周期管理对各个阶段各项活动进行全局、全过程的管理，要求人们从工程项目全寿命周期出发去考虑成本问题，在满足可靠性要求的基础上，使项目整个全寿命周期内成本最低。

工程项目的全寿命周期设计理念指导设计人员从工程项目的全寿命周期角度出发，充分考虑项目在设计、施工、运行维护、能耗环境等方面将会面临的问题，提出优化的设计方案给予解决。变电站项目的全寿命周期设计在“三通一标”和“两型一化”总体原则基础上，全面应用全寿命周期管理理念和方法，积极优化和创新，积极应用新设计、新技术、新设备、新工艺、新材料。全寿命周期设计还要根据项目所在地的特点，结合当地电网的客观实际和发展前景，进而考虑到其施工安装、运行维护直至报废回收处置等问题。其设计理念主要包括以下八个方面：

（1）可靠性与安全性设计；

变电站项目的可靠性设计与安全性设计是指项目从设计到施工再到运行都能够满足电网稳定性运行的要求，设备不发生故障，运行不发生事故。

（2）可维护性设计；

在设计阶段必须考虑变电站的可维护性设计，其内容包括：变电站总平面布置充分考虑运行维护的需求，配电装置四周设置合理的环形道路；10kV采用成套接地兼站用变装置，减少了站用开关和站用变的维护工作量；站用交直流系统一体化设计可减少组屏数量，取消了独立的逆变电源屏和通信电源蓄电池组，运行维护人员只需对一体化系统进行维护，节约维护成本。实现IEC61850标准在变电站中的应用，由于IEC61850标准较好的扩展性、互操作性，向未来发展的技术兼容性，使得技术管理、人员培训通用性好，由于互操作性较好，变电站扩建时新设备选型余度大，不必考虑与旧系统兼容问题，从而节约运行、检修、维护的支出等。

（3）可施工性设计；

可施工性设计是指将先进的施工知识和经验应用到项目的设计中，保证了项目的工期和成本的节约。具体设计内容包括：主变中性点设备采用中性点成套装置，中性点间隙采用工厂预制设备，具有体积小、便于安装调试、可靠性高等特点；设计时分析所需物资的可供性，对当地的土源、水源、建筑材料、运距等进行调查，提高设计对自然环境的适应性；积极采用满足国家和行业规范要求的典型设计方案，将专业内容和专业协作要求最大程度的标准化等。

（4）可扩展性设计；

项目地区的经济不断发展，要求我们在新建变电站工程中设计阶段考虑了其可扩展性设计。具体设计内容包括：站区规划和总平面布置方面，预留远景扩建的场地；设备导体参数选择时考虑扩展裕度；在一期工程设计时严格按照远景系统最大短路电流进行接地体截面选择计算，以保证在远景年也能满足设计要求；数字化变电站采用基于IEC61850的二次设备具有较好的扩展性、互操作性，工程扩建时新设备选型余度大，不必考虑与旧系统兼容问题；二次设备间信息交换均通过通信网络完成，变电站在扩充功能和扩展规模时，只需在通信网络上接入新增设备，无需改造或更换原有设备等。

（5）节约环保性设计；

严格执行“两型一化”的设计要求是实现工程项目全寿命周期管理的一个重要基础。设计阶段考虑了变电站的节约环保性设计，具体设计内容包括：采用成套接地兼站用变装置，减少了传统设计中独立站用变的能源损耗，具有较好的节能环保效益；光缆的大量使用，大大减少控制电缆的使用长度，减少电能损耗，降低投入成本；变电站内采用交直流系统一体化后可减少组屏数量，减少设备配置，保证了运行、维护的经济性；建筑物按照国家有关建筑节能设计的规定进行设计，减少建筑物的建造过程和使用过程能耗等。

（6）可回收性设计；

从工程项目的全寿命周期管理角度出发，发展循环经济，在变电站项目设计中考虑可回收性设计。具体设计内容包括：设备安装基本采用螺栓连接，因此具备可更换可拆除的特点；设置事故油池存放变压器等事故排油，方便事故油回收利用；全面考虑站址周边所能采用的各项可再生能源资源。建筑设计选材时考虑选用材料的可再循环使用性能。利于报废变电站的构件拆除后部分重复使用等。

（7）防灾与突发事件处理设计；

具体设计内容包括：配电装置设计和电气设备的选择充分考虑承受各种自然灾害，以确保在这些不可抗拒的自然灾害面前，变电站可以最大程度维持运行；事故和疏散照明可以满足全站交流停电时人员的行动安全；建筑结构设计时，考虑一些突发事件作用下能够保持安全状态；设置标准、规范的安全警示、文明施工、设备运行标牌，统一围栏、爬梯、洞口等的安全设置；对主变压器采取满足防火间距和防火墙隔离的措施，设置相应的火灾探测报警系统和自动灭火装置；建筑物内部设置消防疏散通道及标识，部分生产房间设置防火门，设置火灾探测、排烟及事故通风装置，站内设置移动式灭火器、砂箱等备用等。

（8）全寿命周期成本最优化设计；

全寿命周期成本最优化设计要求设计人员在确保设计质量的前提下，从工程项目全寿命周期管理出发考虑整个寿命周期的成本问题，其中不仅要考虑项目的一次性投资成本，更要考虑项目在整个全寿命周期内的运行维护成本、能耗成本、环境成本、停运成本及报废处理成本。在变电站的设计中，我们执行全寿命周期成本最小化、效益最大化的设计原则，分别对电气一次、电气二次、土建方面的设计方案进行全寿命周期成本优化分析，选择最佳的设计方案。具体优化设计内容包括：电气主接线的优化设计；配电装置选型优化；智能消弧线圈优化设计；二次系统整合优化设计；站用交直流电源一体化设计；变电站接地材料优化选择；变电站灯具节能设计；生活污水排放系统优化设计等。

近年来，我所在设计院已成功建设多座“资源节约型、环境友好型”的输变电工程，如城东、桃坞、渚溪、董家等110kV变电站。在今后设计过程中，我们还将继续以全寿命周期设计理念为指导，通过设计、施工、运行等环节的积极合作，努力实现参与各方的目标要求，提升变电站工程全寿命周期的综合效益。