基于变电站全寿命周期设计理念的应用分析

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　　摘要：变电站作为电网工程重要组成部分，其高质量的建设和安全稳定的运行将决定电网安全，因此运用先进的设计理念和思想显得尤为重要。本文主要对变电站项目全寿命周期设计理念的应用进行了分析。
　　关键词：变电站设计；全寿命周期；可靠性；设计理念；
　　
　　全寿命周期设计是指在设计阶段全面考虑工程在整个寿命周期各个阶段的要求与情况，将后续阶段中可能发生的问题事先做好预防或设置好解决途径；并且将科学发展、可持续发展、保护环境等先进理念落实到工程中，以实现工程全寿命周期目标的设计理念与方法。变电站工程的全寿命周期设计目标必须对产品整个寿命周期的所有费用、资源消耗、环境代价及扩展回收等进行整体分析与规划，使其达到社会、企业、用户等各方面满意。
　　1 变电站项目的全寿命周期设计
　　1.1 可靠性与安全性设计
　　由于变电站项目对其所在电网的正常运行有着重要影响，所以它的可靠性和安全性是设计时应该考虑的首要问题。可靠性是指变电站项目在运行时不发生故障；安全性是指变电站项目在运行时不发生事故。可靠性下降，可能诱发事故；而事故发生时，项目的性能往往下降或无法运行，也影响了项目可靠性。因此，在设计阶段要对可靠性和安全性综合考虑。
　　（1）电气主接线充分考虑了可靠、灵活和经济等方面后，可靠性、灵活性方面相差不大，但在经济性方面优势较明显。
　　（2）采用自动调谐型式的消弧线圈，保证了系统电容电流补偿的准确性，提高系统运行可靠性。为防止10KV系统的铁磁谐振，10KV采用抗谐振电压互感器，即4PT的接线方式，提高了系统的运行可靠性。
　　（3）主变差动、后备保护采用一体化装置双重化配置，提高了可靠性。
　　（4）采用电子式互感器合并单元及智能终端与二次设备接口，实现了一、二次设备的有效电气隔离，避免二次设备因电缆引入的电磁干扰而误动，提高系统可靠性。
　　1.2 可扩展性设计
　　对于变电站一般按照30年的寿命考虑，其中部分设备和材料是需要定期更换的，同时随着自动化水平提高，将有新的二次设备接入二次系统需要。因此在设计中，我们对可扩展性设计作如下考虑：
　　（1）二次保护设备、监控设备、交直流电源设备的运行年限一般为10～12年，工程设计预留屏位，便于变电站今后增加自动化设备和定期更换。
　　（2）对于户内变电站，接地网很难更换，通过LCC成本分析，接地材料选用铜材，并且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，以保证在远景规模时，也能满足设计要求。
　　（3）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，不必考虑与旧系统误差兼容问题。便于运行管理，分期建设。
　　1.3 可回收性设计
　　发展循环经济，要求实现以资源高效利用和循环利用为核心，以“三R”为原则（即减量化Reduce、再使用Reuse、再循环Reduce）。变电站的寿命是有限的，土地资源也是有限的，当项目寿命周期结束，报废变电站拆除后，往往会在原址重建新变电站。因此，从全寿命周期管理的角度来看，变电站设计中考虑可回收性设计是十分必要的，可以加快进度，节约大量的人力物力。因此在变电站的设计中，对可回收性设计作如下考虑：
　　(1)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。
　　(2)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。
　　(3)变电站的建筑物整体进行回收利用。
　　1.4 防灾和突发事件处理设计
　　地震、冰灾等自然灾害性往往突如其来，而停电、火灾等突发事件也会给变电站的正常运行带来很大的危害。因此在变电站的设计中，对防灾和突发事件处理设计作如下考虑：
　　(1)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。
　　(2)严格执行防火规范，如对10KV无功补偿装置采取防火墙隔离的措施，消弧线圈设单独房间，并设置相应的火灾探测报警系统；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。
　　(3)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。
　　(4)合理的选择变电站的站址，确保站址所在区域无地下溶洞、泥石流和滑坡等不良地质条件。
　　1.5 全寿命周期成本最优化设计
　　全寿命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）最优化设计将一般工程建设成本的外延扩大，要求人们从工程项目全寿命周期出发去考虑成本问题，它覆盖了工程项目的全寿命周期，考虑的时间范围更长，也更合理。全寿命周期成本最优化，指导设计方自觉地、全面地从工程项目全寿命周期出发，不仅仅要考虑项目的初始投资，更要考虑项目在整个全寿命周期内的支持成本，包含运行、维修、更新直至报废的全过程。从多个可行性方案中，按照全寿命周期成本最小化、以及效能最大化的原则，选择最佳的设计方案，从而实现更为科学的设计，更加合理的选择配套设备，以便在确保设计质量的前提下，实现工程项目寿命周期成本相对最小化的目标，同时实现工程项目建设的最大经济效能与最大社会效益。
　　
　　2 变电站项目全寿命周期设计理念的实现
　　变电站项目的全寿命周期设计理念的最终实现需要业主、设计单位以及承包商的共同参与。全寿命周期设计理念反映在设计方案上只是该理念的最初实现，但是如果设计方案中蕴含的设计理念得不到施工、运行阶段的实现，那么全寿命周期设计理念只是纸上谈兵。因此，全寿命周期设计理念不以设计方案的交付为标志，而以项目的最终建成交付和政党运行为标志的。从而可见，检验项目全寿命周期设计理念的实现是一项长期性的工作，并且存在一定的挑战性。但是，我们可以通过具体的措施来保证它的实现。
　　2.1 将全生命周期设计理念细化为各专业的目标
　　变电站项目的设计工作涉及到系统一次、系统二次、通信、变电一次、变电二次、土建及技术经济等专业。各个专业在设计过程中应该根据全寿命周期设计理念的八个方面对其专业设计工作目标进行考虑，从而制定出各个专业的可执行目标。
　　2.2 按照各专业目标制定各专业工程设计要求
　　在制定出各专业的可执行目标后，设计单位制定各专业工程的设计要求，以指导设计工作达到可执行目标，进而设计出符合寿命周期设计理念的方案，这保证了全寿命周期设计理念的最初实现。
　　2.3 构建集成化设计团队
　　以全寿命周期设计理念指导设计工作，需要构建一个集成化设计团队。这个团队涵盖了变电站项目涉及的各个专业，是这些专业设计力量的集成。以集成化设计团队进行设计工作，保证了各个专业之间的有效沟通，加强了各个专业的配合，从而有力的保障了项目全寿命周期目标的实现。
　　
　　3 结束语
　　工程项目全寿命周期管理是一种先进的管理思想，其核心是把项目全寿命周期的各个阶段，即规划、可研、设计和招投标、建设、运行和退役阶段纳入统一管理，以工程项目全寿命周期的整体最优作为管理目标。认真总结，积极探索，努力追求工程项目全过程、全寿命周期内“资源节约、环境友好”，并将其作为我们工作的主线。通过积极的尝试，获得了宝贵的经验，取得了较好的经济效益、环境效益和社会效益。
　　

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